Mô-đun đa radio dựa trên máy chủ ublox MAYA-W4 Series

Thông số kỹ thuật

• Tên sản phẩm: Dòng MAYA-W4
• Tính năng: Mô-đun đa radio dựa trên máy chủ với Wi-Fi 6, Bluetooth Low Energy 5.4 và IEEE 802.15.4
• Các biến thể mẫu: MAYA-W471, MAYA-W473, MAYA-W476, MAYA-W472,
• MAYA-W436, MAYA-W442, MAYA-W463, MAYA-W466, MAYA-W333
• Số loại: MAYA-W471-00B-00, MAYA-W473-00B-00,
• MAYA-W476-00B-00, MAYA-W472-00B-00, MAYA-W436-00B-00,
• MAYA-W442-00B-00, MAYA-W463-00B-00, MAYA-W466-00B-00,
• MAYA-W433-00B-00

Mô tả hệ thống

Quaview: Dòng MAYA-W4 là mô-đun đa đài phát thanh dựa trên máy chủ hỗ trợ các công nghệ Wi-Fi 6, Bluetooth Low Energy 5.4 và IEEE 802.15.4.
Kiến trúc mô-đun: Kiến trúc mô-đun bao gồm các thành phần để tích hợp liền mạch vào nhiều hệ thống khác nhau.

Tích hợp mô-đun

Giao diện cung cấp: Kết nối mô-đun với giao diện nguồn điện phù hợp theo mức điện áp đã chỉ định.tage yêu cầu.

• 2.1.1 Tài liệu tham khảo về giao diện I/O kỹ thuật sốtage (VIO): Đảm bảo các giao diện I/O kỹ thuật số tham chiếu voltage nằm trong phạm vi quy định để hoạt động bình thường.

Ăng-ten đa dạng: Triển khai đa dạng ăng-ten để tăng cường khả năng thu và truyền tín hiệu.

 Giao diện chức năng hệ thống: Sử dụng giao diện chức năng hệ thống để giao tiếp liền mạch với các thiết bị và hệ thống bên ngoài.

Câu hỏi thường gặp

H: Những tính năng chính của dòng MAYA-W4 là gì?
A: Các tính năng chính bao gồm hỗ trợ công nghệ Wi-Fi 6, Bluetooth Low Energy 5.4 và IEEE 802.15.4, giúp sản phẩm linh hoạt cho nhiều ứng dụng khác nhau.

H: Có bao nhiêu mẫu máy có sẵn trong dòng MAYA-W4?
A: Có chín mẫu máy trong dòng MAYA-W4, mỗi mẫu có các chức năng cụ thể để đáp ứng các yêu cầu khác nhau.

Tóm tắt
Hướng đến các kỹ sư ứng dụng phần cứng và phần mềm, tài liệu này mô tả cách tích hợp các mô-đun MAYA-W4 vào các sản phẩm ứng dụng và giải thích về thiết kế phần cứng, phần mềm, xử lý thành phần, tuân thủ quy định và thử nghiệm các mô-đun. Tài liệu cũng liệt kê các ăng-ten ngoài được chấp thuận để sử dụng với mô-đun. Được thiết kế cho nhiều ứng dụng công nghiệp, phạm vi mô-đun đa radio siêu nhỏ gọn, tiết kiệm chi phí, dựa trên máy chủ này bao gồm các biến thể sản phẩm được cung cấp có hoặc không có ăng-ten bên trong. Được tích hợp với bộ xử lý MAC/Baseband và các thành phần đầu cuối RF, các mô-đun MAYA-W4 kết nối với bộ xử lý máy chủ thông qua nhiều giao diện khác nhau, bao gồm SDIO hoặc USB cho Wi-Fi, UART tốc độ cao hoặc USB cho Bluetooth và SPI cho 802.15.4.

Mô tả trạng thái tài liệu
Bản thảo Mục tiêu thông số kỹ thuật Thông tin trước Thông tin sản xuất ban đầu Thông tin sản xuất

Đối với thử nghiệm chức năng. Dữ liệu đã sửa đổi và bổ sung sẽ được công bố sau. Giá trị mục tiêu. Dữ liệu đã sửa đổi và bổ sung sẽ được công bố sau. Dữ liệu dựa trên thử nghiệm ban đầu. Dữ liệu đã sửa đổi và bổ sung sẽ được công bố sau. Dữ liệu từ xác minh sản phẩm. Dữ liệu đã sửa đổi và bổ sung có thể được công bố sau. Tài liệu chứa thông số kỹ thuật sản phẩm cuối cùng.

Tài liệu này áp dụng cho các sản phẩm sau:

Tên sản phẩm MAYA-W471 MAYA-W473 MAYA-W476 MAYA-W472 MAYA-W436 MAYA-W442 MAYA-W463 MAYA-W466 MAYA-W333

Type number MAYA-W471-00B-00 MAYA-W473-00B-00 MAYA-W476-00B-00 MAYA-W472-00B-00 MAYA-W436-00B-00 MAYA-W442-00B-00 MAYA-W463-00B-00 MAYA-W466-00B-00 MAYA-W433-00B-00

Để biết thông tin về phần cứng, phần mềm liên quan và trạng thái của các loại sản phẩm được liệt kê, hãy xem thêm
các bảng dữ liệu tương ứng [1][2][3][4].

u-blox hoặc bên thứ ba có thể nắm giữ quyền sở hữu trí tuệ đối với các sản phẩm, tên, logo và thiết kế có trong tài liệu này. Việc sao chép, tái bản hoặc sửa đổi tài liệu này hoặc bất kỳ phần nào của tài liệu này chỉ được phép khi có sự cho phép rõ ràng bằng văn bản của u-blox. Việc tiết lộ cho bên thứ ba chỉ được phép đối với các tài liệu công khai rõ ràng. Thông tin có trong tài liệu này được cung cấp "nguyên trạng" và u-blox không chịu trách nhiệm về việc sử dụng thông tin này. Không có bảo đảm nào, dù là rõ ràng hay ngụ ý, được đưa ra, bao gồm nhưng không giới hạn ở tính chính xác, tính đúng đắn, độ tin cậy và tính phù hợp cho một mục đích cụ thể của thông tin. Tài liệu này có thể được u-blox sửa đổi bất kỳ lúc nào mà không cần thông báo. Để biết các tài liệu và trạng thái mới nhất, hãy truy cập www.u-blox.com.

Mô tả hệ thống

Quaview
Bao gồm các mô-đun đa radio siêu nhỏ gọn với kết nối Wi-Fi 6, Bluetooth Low Energy 5.4 và IEEE 802.15.4, dòng MAYA-W4 hỗ trợ các tiêu chuẩn IEEE 802.11a/b/g/n/ac/ax và cung cấp tốc độ dữ liệu PHY lên đến 115 Mbit/giây với Wi-Fi băng tần kép 1×1 2.4 / 5 GHz với băng thông kênh 20 MHz. Các mô-đun có thể hoạt động như các điểm truy cập đơn giản, trạm, trong các kết nối P2P hoặc kết hợp các chế độ này.
Dòng MAYA-W4 hỗ trợ Bluetooth Low Energy 5.4, bao gồm tốc độ dữ liệu cao 2 Mbit/giây, phạm vi xa, quảng cáo mở rộng và các kênh đồng bộ cho âm thanh LE. Các biến thể của dòng MAYA-W4 bao gồm radio 802.15.4 hỗ trợ giao thức mạng lưới Thread cho các ứng dụng Matter chạy qua Wi-Fi và Thread.

MAYA-W4 hỗ trợ bộ lọc LTE tùy chọn và có hoặc không có ăng-ten, bao gồm các biến thể có đầu nối U.FL, chân ăng-ten hoặc ăng-ten trên bo mạch. Các mô-đun MAYA-W4 đi kèm với hiệu chuẩn RF và địa chỉ MAC có sẵn trong bộ nhớ OTP tích hợp.
Các mô-đun được phát triển cho các thiết bị và ứng dụng công nghiệp đáng tin cậy, có yêu cầu cao, đòi hỏi hiệu suất cao.
Đang có kế hoạch phê duyệt loại radio cho Châu Âu (RED), Anh (UKCA), Hoa Kỳ (FCC), Canada (ISED) và Nhật Bản (Giteki), đồng thời có thể cung cấp chứng nhận cho các quốc gia khác (Trung Quốc, Úc, Hàn Quốc, Đài Loan, Brazil) theo yêu cầu.

Kiến trúc mô-đun
MAYA-W4 bao gồm Hệ thống trên chip (SoC) NXP IW610x với mạch quản lý nguồn được tích hợp đầy đủ, cung cấp nguồn cho khối lượng bên trongtagmiền e của SoC, bộ xử lý MAC/băng tần cơ sở tích hợp, bộ thu phát cho hoạt động Wi-Fi 2.4 GHz và 5 GHz, kết nối Bluetooth năng lượng thấp và hỗ trợ 802.15.4 Thread.

MAYA-W4 cũng bao gồm các thành phần RF riêng biệt để cấu hình giao diện ăng-ten cho phép kết nối đường dẫn ăng-ten như được hiển thị trong sơ đồ khối trong [1].
Đối với kết nối CPU máy chủ, MAYA-W4 hỗ trợ giao diện Secure Digital Input Output (SDIO) 3.0 cho Wi-Fi và giao diện Universal Asynchronous Receiver Transmitter (UART) cho Bluetooth Low Energy. Giao tiếp Wi-Fi và Bluetooth Low Energy cũng được hỗ trợ thông qua giao diện thiết bị USB 2.0. Giao diện ngoại vi nối tiếp (SPI) khả dụng cho hoạt động 802.15.4 Thread. Cấu hình giao diện máy chủ được chọn thông qua các chân Cấu hình.
Tất cả các biến thể mô-đun đều hỗ trợ:
· Bộ lọc rời rạc tích hợp trong băng tần 2.4 GHz và băng tần 5 GHz · Bộ lọc LTE tùy chọn để cải thiện khả năng đồng tồn tại với các băng tần LTE 7, 38, 40, 41 · Giao diện đồng tồn tại bên ngoài để cho phép đồng tồn tại với các thiết bị không dây cùng vị trí khác
Dòng MAYA-W4 bao gồm các biến thể với Wi-Fi 6 băng tần đơn hoặc kép, Bluetooth Low Energy 5.4 và radio 802.15.4 tùy chọn. Nó cũng cung cấp nhiều giải pháp ăng-ten:
· Ăng-ten nhúng đơn, chân ăng-ten hoặc đầu nối U.FL để chia sẻ Wi-Fi 2.4 GHz và hoạt động Bluetooth năng lượng thấp/802.15.4
· Chân ăng-ten kép hoặc đầu nối U.FL cho hoạt động Wi-Fi và Bluetooth năng lượng thấp/802.15.4 đồng thời
Xem bảng dữ liệu MAYA-W4 [1] để biết các biến thể mô-đun MAYA-W4 có sẵn.

UBXDOC-465451970-3372 – R01 C2-Hạn chế

Mô tả hệ thống

Trang 6 trong 67

Dòng MAYA-W4 – Sổ tay tích hợp hệ thống
2 Tích hợp mô-đun
MAYA-W4 sẽ được tích hợp vào sản phẩm ứng dụng cùng với hệ thống CPU máy chủ. Hình 1 cho thấy một tích hợp điển hình.

Hình 1. Tích hợp MAYA-W4 trong hệ thống máy chủ
· SDIO hoặc USB cung cấp giao diện chính cho dữ liệu Wi-Fi và tải xuống chương trình cơ sở. Giao diện UART hoặc USB được sử dụng cho dữ liệu Bluetooth. SPI được sử dụng cho 802.15.4.
· Giao diện dữ liệu và truyền thông ưu tiên giữa CPU máy chủ và MAYA-W4 được thiết lập theo hướng dẫn cho chân Cấu hình.
· Các tín hiệu giao diện máy chủ để tắt nguồn, khởi động lại, đánh thức máy chủ và mô-đun có sẵn để điều khiển MAYA-W4 từ CPU máy chủ.
· Mô-đun được cấp nguồn thông qua các chân miền 3V3, 1V8, VIO và VIO_SD. Để phù hợp với CPU pad voltage, VIO có thể được đặt thành 1.8 V hoặc 3.3 V. VIO_SD có thể được đặt thành 1.8 V hoặc 3.3 V để phù hợp với vol giao diện SDIOtagcủa CPU chủ.
· Cấu hình ăng-ten MAYA-W4, bao gồm chân ăng-ten, đầu nối U.FL hoặc ăng-ten bên trong, được mô tả trong [1].
· Để hoạt động chính xác, điều quan trọng là phải cấu hình đúng MAYA-W4 với các thiết lập và trình tự khởi động được mô tả trong bảng dữ liệu MAYA-W4 [1]. Cấu hình này yêu cầu PDn được khẳng định và thời gian của nguồn điện được bật. Cấu hình này đặt ra các yêu cầu về việc bật thời gian của nguồn điện và khẳng định PDn.
· Tóm tắt sản phẩm MAYA-W4 [24] mô tả các tính năng của các phiên bản MAYA-W4 khác nhau. Sử dụng tài liệu này để xác định mô-đun MAYA phù hợp nhất với sản phẩm ứng dụng của bạn.

UBXDOC-465451970-3372 – R01 C2-Hạn chế

Tích hợp mô-đun

Trang 7 trong 67

Dòng MAYA-W4 – Sổ tay tích hợp hệ thống

Giao diện cung cấp điện

Các chân nguồn của sê-ri MAYA-W4 3V3, 1V8, VIO và VIO_SD phải được cấp nguồn từ nguồn điện DC được điều chỉnh, chẳng hạn như LDO hoặc SMPS. Loại phù hợp cho thiết kế của bạn phụ thuộc vào nguồn điện chính của ứng dụng.
Nguồn điện DC có thể được lấy từ bất kỳ nguồn nào sau đây:
· Nguồn điện chế độ chuyển mạch (SMPS) · Bộ điều chỉnh độ sụt áp thấp (LDO)
Khi lựa chọn giữa SMPS hoặc LDO để cung cấp cho các mô-đun, nên cân nhắc đến công suất và khả năng tản nhiệt chấp nhận được của sản phẩm ứng dụng. Xem thêm Thiết kế cung cấp mô-đun.
Thiết kế nguồn điện phải tuân thủ nghiêm ngặt trình tự bật nguồn đã xác định. Đảm bảo tuân thủ trình tự bật nguồn được khuyến nghị là rất quan trọng khi triển khai các chức năng quản lý nguồn điện.
Dòng điện tiêu thụ qua các chân cung cấp trên các mô-đun sê-ri MAYA-W4 có thể thay đổi theo nhiều cấp độ tùy thuộc vào chế độ và trạng thái hoạt động. Dòng điện tiêu thụ có thể thay đổi từ mức tiêu thụ cao, trải qua trong quá trình truyền Wi-Fi ở mức công suất RF tối đa trong chế độ kết nối, thành mức tiêu thụ dòng điện thấp trong chế độ nhàn rỗi công suất thấp khi bật chế độ tiết kiệm điện. Bất kể nguồn điện DC nào được chọn, điều quan trọng là nó phải có thể đáp ứng được dòng điện đỉnh cao mà mô-đun tiêu thụ. Khi thiết kế mạch cung cấp cho mô-đun, nên sử dụng dự phòng ít nhất 20% so với dòng điện đỉnh đã nêu. Xem thêm Thiết kế nguồn cung cấp cho mô-đun.

Lãnh địa

Gợn sóng cho phép (đỉnh tới đỉnh) trên nguồn cung cấp DC

3V3 1V8 VIO_SD VIO

10-100 kHz 65 mVpk-pk 65 mV 65 mVpk-pk 65 mVpk-pk

100 kHz-1 MHz 25 mVpk-pk 25 mVpk-pk 25 mVpk-pk 25 mVpk-pk

Bảng 1: Tóm tắt tậptage yêu cầu cung cấp

>1 MHz 10 mVpk-pk 10 mVpk-pk 10 mVpk-pk 10 mVpk-pk

Tiêu thụ hiện tại, đỉnh
400 mã 1000 mã 2 mã 2 mã

Hình 2: Đề xuất triển khai mạch cung cấp điện MAYA-W4
2.1.1 Tài liệu tham khảo về giao diện I/O kỹ thuật sốtage (VIO)
Chân VIO chuyên dụng cho phép tích hợp MAYA-W4 trong các ứng dụng 1.8 V hoặc 3.3 V mà không cần bộ chuyển đổi mức theo vol.tage cấp độ được chọn. Để biết thông tin về khối lượng cung cấptage yêu cầu, hãy xem thêm bảng dữ liệu sê-ri MAYA-W4 [1].

UBXDOC-465451970-3372 – R01 C2-Hạn chế

Tích hợp mô-đun

Trang 8 trong 67

Dòng MAYA-W4 – Sổ tay tích hợp hệ thống
2.2 Giao diện ăng-ten
Có thể sử dụng nhiều giải pháp ăng-ten khác nhau để tích hợp các mô-đun MAYA-W4 vào thiết kế ứng dụng.
2.2.1 Giải pháp anten
Hình 3 hiển thị các tùy chọn ăng-ten có sẵn.

Hình 3: Tùy chọn ăng-ten
· Ăng-ten ngoài: Ăng-ten ngoài tùy chọn được kết nối thông qua cáp đồng trục với đầu nối U.FL đặt trên mô-đun hoặc đầu nối SMA phân cực ngược đặt trên PCB ứng dụng và được kết nối với chân ăng-ten của mô-đun.
· Ăng-ten tích hợp: Một ăng-ten cố định có trong thiết kế ứng dụng PCB. Lý tưởng nhất là một ăng-ten SMD được gắn trên PCB ứng dụng hoặc một ăng-ten PCB linh hoạt được gắn vào vỏ của sản phẩm ứng dụng.
· Ăng-ten bên trong: Ăng-ten Niche, được cấp phép từ Abracon và tích hợp vào PCB của mô-đun, được thiết kế để có BOM tối thiểu.

UBXDOC-465451970-3372 – R01 C2-Hạn chế

Tích hợp mô-đun

Trang 9 trong 67

Dòng MAYA-W4 – Sổ tay tích hợp hệ thống

2.2.2 Chân RF và đầu nối

Dòng MAYA-W4 hỗ trợ nhiều cấu hình ăng-ten đơn và kép:
· Ăng-ten theo dõi PCB bên trong hoặc chân ăng-ten được cấu hình bên ngoài bằng jumper 0 · Hai ăng-ten ngoài được kết nối thông qua chân ăng-ten · Hai ăng-ten ngoài được kết nối thông qua đầu nối U.FL trên mô-đun

Để ngăn ngừa hiện tượng nhiễu lẫn nhau và cải thiện hiệu suất cùng tồn tại với các băng tần LTE, MAYA-W4 hỗ trợ bộ lọc thông dải LTE SAW 2.4 GHz hiệu suất cao tích hợp tùy chọn.
Bảng 2 hiển thị các giao diện ăng-ten có sẵn trên các mô-đun sê-ri MAYA-W4.

Phiên bản sản phẩm MAYA-W4x0
MAYA-W4x1
MAYA-W4x3

Giao diện ăng-ten J2 J1 RF_ANT0 RF_ANT1 RF_ANT1

MAYA-W4x6

RF_ANT1

ANT_FEED

Mô tả2
Đầu nối U.FL cho ăng-ten Wi-Fi ngoài 2.4/5 GHz
Đầu nối U.FL cho ăng-ten Bluetooth Low Energy/802.15.4 bên ngoài
Chốt ăng-ten cho ăng-ten Wi-Fi 2.4/5 GHz ngoài
Chốt ăng-ten cho ăng-ten Bluetooth năng lượng thấp/802.15.4 bên ngoài
Chốt ăng-ten cho ăng-ten Wi-Fi 2.4/5 GHz, Bluetooth năng lượng thấp và 802.15.4. Bluetooth năng lượng thấp, 802.15.4 và Wi-Fi 2.4 GHz được chia sẻ theo thời gian.
Chốt ăng-ten cho ăng-ten Wi-Fi 2.4/5 GHz, Bluetooth năng lượng thấp và 802.15.4. Bluetooth năng lượng thấp, 802.15.4 và Wi-Fi 2.4 GHz được chia sẻ theo thời gian.
Chân cấp nguồn cho ăng-ten ngoài từ RF_ANT1 cho ăng-ten theo dõi PCB bên trong.

Bảng 2: Cấu hình ăng-ten MAYA-W4
Để triển khai ăng-ten đúng cách trong sản phẩm ứng dụng, hãy làm theo các tùy chọn giao diện RF.
Xem thêm ghi chú ứng dụng tích hợp Ăng-ten [18].

2.2.3 Thiết kế anten được chấp thuận
Các mô-đun MAYA-W4 đi kèm với thiết kế ăng-ten được chứng nhận trước có thể tiết kiệm chi phí và thời gian trong quá trình chứng nhận. Để tận dụng lợi ích này, khách hàng được yêu cầu triển khai bố cục ăng-ten hoàn toàn tuân thủ thiết kế tham chiếu u-blox được nêu trong ghi chú ứng dụng thiết kế tham chiếu ăng-ten MAYA-W4 [24]. Nguồn thiết kế tham chiếu filecó sẵn theo yêu cầu3 từ u-blox.
Đối với hoạt động Bluetooth và Wi-Fi, mô-đun MAYA-W4 đã được thử nghiệm và phê duyệt để sử dụng với các ăng-ten có trong danh sách ăng-ten được phê duyệt.
Để triển khai thiết kế tuân thủ chứng nhận FCC của u-blox, hãy làm theo hướng dẫn trong
ghi chú ứng dụng thiết kế tham chiếu ăng-ten MAYA-W4 [24].

2.2.4 Anten tích hợp
Các biến thể mô-đun MAYA-W4 có chân RF cho phép gắn ăng-ten SMD trên bo mạch ứng dụng, sau đó có thể kết nối với đường truyền. Các biến thể mô-đun phù hợp để sử dụng với ăng-ten tích hợp được mô tả trong Giải pháp ăng-ten.
Để triển khai đúng ăng-ten trong sản phẩm ứng dụng, hãy làm theo các tùy chọn giao diện RF.

2 Hỗ trợ cho Wi-Fi 5 GHz và 802.15.4 tùy thuộc vào từng biến thể sản phẩm cụ thể. 3 Thiết kế tham chiếu chỉ khả dụng sau khi chứng nhận

UBXDOC-465451970-3372 – R01 C2-Hạn chế

Tích hợp mô-đun

Trang 10 trong 67

Dòng MAYA-W4 – Sổ tay tích hợp hệ thống
2.2.5 Anten ngoài
Có thể sử dụng ăng-ten ngoài với các biến thể mô-đun MAYA-W4 được trang bị đầu nối U.FL. Các ăng-ten kết nối với mô-đun thông qua cáp đồng trục. Các biến thể mô-đun phù hợp để sử dụng với ăng-ten ngoài được mô tả trong Giải pháp ăng-ten.
Ăng-ten ngoài đặc biệt phù hợp với các sản phẩm ứng dụng có vỏ kim loại đòi hỏi phải lắp ăng-ten ở bên ngoài.
Để triển khai đúng ăng-ten trong sản phẩm ứng dụng, hãy làm theo các tùy chọn giao diện RF.
Để tránh làm mất hiệu lực việc tuân thủ và chứng nhận trước của các mô-đun u-blox với các
các cơ quan quản lý, chỉ sử dụng ăng-ten ngoài có trong danh sách ăng-ten được chấp thuận. Các mô-đun u-blox cũng có thể được tích hợp với các ăng-ten khác. Trong trường hợp đó, các nhà lắp đặt OEM phải chứng nhận thiết kế của riêng họ với các cơ quan quản lý tương ứng.
2.2.6 Anten bên trong
Các mô-đun MAYA-W4x6 bao gồm một ăng-ten Niche bên trong được in trên PCB và được kết nối với chân L9 (ANT_FEED). Để sử dụng ăng-ten bên trong, chân L9 phải được kết nối với chân tín hiệu RF K9 (RF_ANT1). Ăng-ten sử dụng công nghệ ăng-ten từ Abracon. Các biến thể được trang bị ăng-ten bên trong được mô tả trong Giải pháp ăng-ten.
Để có hiệu suất ăng-ten phù hợp, hãy tuân thủ các cân nhắc thiết kế sau. Khi sử dụng các mô-đun này với ăng-ten ngoài, ăng-ten này phải được kết nối với chân K9.
· Để có hiệu suất bức xạ ăng-ten tốt, điều quan trọng là phải đặt mô-đun ở rìa của PCB chính với ăng-ten hướng ra ngoài.
· Khuyến nghị nên sử dụng mặt phẳng tiếp đất kéo dài ít nhất 10 mm ở cả hai bên của mô-đun. · Bao gồm một mặt phẳng GND không gây nhiễu bên dưới mô-đun có khoảng hở, cắt ra, bên dưới
ăng-ten, như thể hiện trong Hình 4. · Quan sát khoảng cách anten phải được thực hiện trên tất cả các lớp. · Để tránh làm giảm đặc tính của anten, không đặt cao hoặc lớn về mặt vật lý
các thành phần gần hơn 10 mm so với ăng-ten mô-đun. · Để tránh bất kỳ tác động bất lợi nào đến hiệu suất của ăng-ten, hãy bao gồm khoảng cách 5 mm giữa
ăng-ten và vỏ. Vật liệu Polycarbonate (PC) và Acrylonitrile butadiene styrene (ABS) ít ảnh hưởng đến hiệu suất của ăng-ten hơn các loại nhựa nhiệt dẻo khác. · Bao gồm nhiều lỗ khâu từ chân nối đất của mô-đun đến lớp mặt phẳng GND. Đảm bảo rằng trở kháng giữa chân nối đất của mô-đun và tham chiếu nối đất là tối thiểu. · Xem xét trường hợp sử dụng và lắp ráp sản phẩm cuối cùng để đảm bảo rằng ăng-ten không bị cản trở bởi bất kỳ vật dụng bên ngoài nào.

UBXDOC-465451970-3372 – R01 C2-Hạn chế

Tích hợp mô-đun

Trang 11 trong 67

Dòng MAYA-W4 – Sổ tay tích hợp hệ thống
Hình 4 cho thấy tác phẩm nghệ thuật PCB trên lớp trên cùng PCB chính cho các mô-đun MAYA-W4x6. Nó cũng cho thấy vị trí và khoảng cách GND của ăng-ten theo dõi PCB bên trong. Khoảng cách ăng-ten chỉ được yêu cầu cho các biến thể mô-đun này.

Hình 4: Hình ảnh minh họa PCB trên lớp PCB chính trên cùng của MAYA-W466 và MAYA-W476
2.3 Sự đa dạng của ăng-ten
Đối với các biến thể mô-đun có chân ăng-ten, bạn có thể triển khai tính năng đa dạng ăng-ten Wi-Fi bằng cách thêm công tắc ăng-ten ngoài. Thuật toán đa dạng ăng-ten điều khiển công tắc bằng chân điều khiển RF RF_CNTL3.
Để cấu hình tính năng đa dạng của ăng-ten:
· Trên các mô-đun MAYA-W4 có chân ăng-ten kép, hãy kết nối công tắc phân tập ăng-ten ngoài với chân Wi-Fi RF_ANT0.
· Trên các mô-đun MAYA-W4 có một chân ăng-ten duy nhất, hãy kết nối công tắc ăng-ten đa dạng bên ngoài với chân RF_ANT1 dùng chung. Đối với các mô-đun này, cả Wi-Fi và Bluetooth đều được bao gồm trong chuyển mạch đa dạng.
· Các mô-đun có ăng-ten bên trong có thể sử dụng nó như một ăng-ten đa dạng.
Tính năng chuyển đổi đa dạng ăng-ten chỉ được hỗ trợ trong chế độ trạm Wi-Fi. Thuật toán đa dạng ăng-ten được kích hoạt định kỳ bằng cách đánh giá chất lượng liên kết. Nếu chất lượng liên kết không thay đổi, thuật toán sẽ giữ ăng-ten hiện tại cho đến lần đánh giá tiếp theo. Điều này chủ yếu giải quyết hiện tượng fading đa đường khi các điều kiện thay đổi chậm và làm cho các cài đặt cố định ít quan trọng hơn đối với vị trí tối ưu.
Để đạt hiệu quả tối ưu, các ăng-ten đa dạng phải được tách biệt ít nhất ¼ bước sóng, lý tưởng nhất là ½ bước sóng, để giảm thiểu sự ghép nối và nhiễu lẫn nhau. Để giảm thêm tương quan ăng-ten, việc triển khai phân cực trực giao khi ăng-ten được định hướng với các trục phân cực vuông góc là rất có lợi. Cấu hình này cải thiện tính độc lập của tín hiệu, nâng cao hiệu suất trong môi trường đa đường và tối đa hóa mức tăng đa dạng.

UBXDOC-465451970-3372 – R01 C2-Hạn chế

Tích hợp mô-đun

Trang 12 trong 67

Dòng MAYA-W4 – Sổ tay tích hợp hệ thống Infineon BGS12WN6 là một exampcủa một công tắc ăng-ten ngoài một chân có tần số hoạt động lên đến 9 GHz. Một triển khai mạch điển hình cho tính đa dạng ăng-ten được thể hiện trong Hình 5. Đối với tính đa dạng RF, hãy kết nối công tắc với chân ăng-ten Wi-Fi, RF_ANT0 hoặc RF_ANT1.
Hình 5: Triển khai chuyển mạch phân tập RF.
Để biết thông tin về cách cấu hình và bật/tắt tính năng đa dạng ăng-ten phần mềm, hãy xem Cấu hình đa dạng ăng-ten.
2.4 Giao diện chức năng hệ thống
2.4.1 Trình tự khởi động
PDn phải được giữ ở mức thấp trong khi khởi động và được giải phóng khi nguồn điện ổn định hoặc sau đó khi mô-đun được bật nguồn. Ngoài điều này, không có yêu cầu bổ sung nào cho trình tự bật nguồn. Các thanh nguồn bên ngoài có thể được áp dụng theo bất kỳ thứ tự nào miễn là PDn vẫn ở mức thấp. Hình 6 cho thấy trình tự bật nguồn cho MAYA-W4, trong đó tất cả các thanh nguồn có thể được áp dụng độc lập trước khi PDn được đặt ở mức cao.

Hình 6: Chuỗi công suất của mô-đun MAYA-W4
PDn được cung cấp năng lượng bởi vol 3V3tagmiền e và được kết nối thông qua điện trở kéo lên 51 k tới 3V3 bên trong mô-đun.
Tùy chọn, chân PDn có thể không được kết nối để nó theo 3V3 qua điện trở kéo lên. Trong trường hợp đó, chế độ tắt nguồn không thể truy cập được và phải thực hiện chu kỳ cấp nguồn đầy đủ tiếp theo để đặt lại mô-đun.

UBXDOC-465451970-3372 – R01 C2-Hạn chế

Tích hợp mô-đun

Trang 13 trong 67

Dòng MAYA-W4 – Sổ tay tích hợp hệ thống

2.4.2 Tắt nguồn / Khởi động lại
Mô-đun vào chế độ tắt nguồn khi PDn được xác nhận (thấp) trong khi tất cả nguồn điện cung cấp cho mô-đun được bật. Sau khi PDn được xác nhận (cao), mô-đun được đặt lại và mất khoảng 20 ms để sẵn sàng cho việc liệt kê SDIO.
Các mô-đun dòng MAYA-W4 sẽ được thiết lập lại về trạng thái hoạt động mặc định khi xảy ra bất kỳ sự kiện nào sau đây:
· Bật nguồn: Mô-đun được bật nguồn và âm lượng bên trongtages là tốt. · PDn khẳng định: Thiết bị được thiết lập lại khi chân đầu vào PDn < 0.2 V (VIL) và chuyển từ thấp sang
cao. Để thiết lập lại đúng, PDn phải được khẳng định trong tối thiểu 1 µs.
Cần phải tải xuống chương trình cơ sở cho mô-đun sau mỗi lần đặt lại. Để biết thông tin về
tải xuống chương trình cơ sở, xem thêm Phần mềm.
Có thể thiết lập lại phần mềm độc lập tùy chọn của các hệ thống con WLAN và Bluetooth
thông qua các chân IND_RST_WL và IND_RST_NB tương ứng. Các chân có thể để mở nếu không cần thiết.

2.4.3 Trình tự tắt nguồn
Các mô-đun MAYA-W4 vào chế độ tắt nguồn khi PDn được khẳng định. Sau khi khẳng định, nguồn điện trên các nguồn cung cấp 3V3, 1V8, VIO và VIO_SD có thể được tháo ra. Sau đó, mô-đun vào chế độ tắt nguồn.

2.4.4 Tín hiệu đánh thức
Các mô-đun dòng MAYA-W4 cung cấp tín hiệu đầu vào và đầu ra đánh thức để xử lý chế độ năng lượng thấp cho cả Wi-Fi và Bluetooth. Xem thêm Trạng thái nguồn.
Các tín hiệu đánh thức được sử dụng để thoát khỏi MAYA-W4 hoặc CPU máy chủ khỏi chế độ ngủ. Các tín hiệu này là tùy chọn. Các tín hiệu đánh thức được cung cấp bởi VIO voltagmiền e. WL_WAKE_IN và NB_WAKE_IN là các chân đánh thức tùy chọn, ngoài băng tần, được sử dụng để đánh thức radio khỏi chế độ ngủ.
Bảng 3 mô tả các tín hiệu đánh thức, đầu vào và đầu ra khác nhau.

Tên chân WL_WAKE_OUT WL_WAKE_IN NB_WAKE_OUT NB_WAKE_IN SPI_INT SD_INT

Kiểu I/O OIOIOO

Mô tả Tín hiệu đầu ra đánh thức radio Wi-Fi Tín hiệu đầu vào đánh thức radio Wi-Fi Tín hiệu đầu ra đánh thức radio Bluetooth LE/802.15.4 Tín hiệu đầu vào đánh thức radio Bluetooth LE/802.15.4 Tín hiệu đầu ra ngắt SPI Tín hiệu đầu ra ngắt SDIO tùy chọn

Bảng 3: Định nghĩa tín hiệu đánh thức

Ghép nối chân GPIO GPIO[4] GPIO[16] GPIO[5] GPIO[17] GPIO[1]

2.4.5 Chân cấu hình
Các mô-đun sê-ri MAYA-W4 có các chân cấu hình để thiết lập cấu hình giao diện cụ thể sau khi đặt lại. Chức năng của các chân cấu hình này thay đổi ngay lập tức (~1 ms) thành chức năng ban đầu của chúng sau khi đặt lại, như thể hiện trong Bảng 4.
Các chân cấu hình CON[2:0] được sử dụng để thiết lập các tùy chọn khởi động chương trình cơ sở sau đó chọn các giao diện cho lưu lượng Wi-Fi, Bluetooth và 802.15.4. Nối CON[2:0] với GND thông qua điện trở kéo xuống 51 k để thiết lập các bit cấu hình này thành “0”, như mô tả trong Bảng 4. Không cần mạch ngoài để thiết lập các bit cấu hình CON[3:5] thành “1”.

UBXDOC-465451970-3372 – R01 C2-Hạn chế

Tích hợp mô-đun

Trang 14 trong 67

Dòng MAYA-W4 – Sổ tay tích hợp hệ thống

Trong quá trình khởi động, các chân cấu hình CON[3,5] phải được thiết lập theo các thiết lập được mô tả trong Bảng 4. Không cần mạch ngoài để thiết lập cấu hình, nghĩa là các chân này có thể để không kết nối (NC). Nếu các chân này được kết nối, hãy đảm bảo rằng các tín hiệu CON[3,5] không bị bất kỳ mạch ngoài nào kéo xuống mức thấp trong quá trình khởi động. Sau khi khởi động, CON[3,5] sẽ trở lại chức năng chính của chúng.

Bit cấu hình CON[3] CON[5]

Tên chân SPI_INT/CON[3] RF_CNTL0

Số chân D2 H3

Cài đặt cấu hình Đã đặt trước thành 1 Đã đặt trước thành 1

CON[2:0]

Tùy chọn khởi động chương trình cơ sở CON[2:0]

Bảng 4: Các chân cấu hình

CON[2]: G4 CON[1]: E3 CON[0]: D3

Giá trị dây đeo 011 (mặc định) 101 Khác

Wi-Fi SDIO USB Đã đặt trước

Bluetooth 802.15.4

UART

SPI

USB

SPI

Đã đặt trước Được bảo lưu

2.4.6 Trạng thái nguồn

Các mô-đun sê-ri MAYA-W4 có một số trạng thái hoạt động. Các trạng thái nguồn và hướng dẫn chung cho hoạt động Wi-Fi và Bluetooth được định nghĩa trong Bảng 5.

Trạng thái chung Tắt nguồn

Trạng thái nguồn Tắt nguồn

Tắt nguồn

Hoạt động bình thường Hoạt động Ngủ sâu

Sự miêu tả
Nguồn cung cấp 3V3, 1V8, VIO và VIO_SD không có hoặc nằm dưới phạm vi hoạt động. Mô-đun đã tắt.
Khẳng định PDn trong khi nguồn cung cấp 3V3, 1V8, VIO và VIO_SD hiện diện sẽ tắt nguồn mô-đun. Điều này thể hiện chế độ hoạt động rò rỉ thấp nhất với vol hoạt độngtage rails. Trạng thái thanh ghi và bộ nhớ không được duy trì ở chế độ tắt nguồn. Mô-đun được tự động thiết lập lại sau khi thoát khỏi chế độ tắt nguồn, điều này có nghĩa là phải tải xuống lại chương trình cơ sở. Nếu không tải xuống chương trình cơ sở, thiết bị phải được giữ ở trạng thái tắt nguồn để giảm rò rỉ.
Cho phép kết nối dữ liệu TX/RX với hệ thống đang chạy ở mức tiêu thụ điện năng đã chỉ định.
Trạng thái năng lượng thấp được sử dụng trong trạng thái ngủ của nhiều chế độ tiết kiệm năng lượng. Bộ nhớ được đặt ở chế độ duy trì năng lượng thấp.

Bảng 5: Mô tả trạng thái nguồn điện của mô-đun

2.5 Giao diện máy chủ
Các mô-đun sê-ri MAYA-W4 hỗ trợ SDIO 3.0, USB 2.0, UART tốc độ cao và giao diện máy chủ SPI. Các lệnh và dữ liệu cho lưu lượng Wi-Fi được truyền qua giao diện SDIO hoặc USB. Bluetooth sử dụng giao diện UART hoặc USB tốc độ cao và giao diện SPI được sử dụng cho radio 802.15.4. Các giao diện được chọn bằng cách đặt tùy chọn khởi động phù hợp. Để biết thông tin về các tùy chọn cấu hình cho giao diện máy chủ, hãy xem thêm Chân cấu hình.
2.5.1 Giao diện SDIO 3.0
Các mô-đun sê-ri MAYA-W4 bao gồm giao diện thiết bị SDIO 3.0 tiêu chuẩn công nghiệp với phạm vi xung nhịp lên đến 208 MHz. Bộ điều khiển máy chủ sử dụng giao thức bus SDIO để truy cập chức năng Wi-Fi. Giao diện hỗ trợ chế độ truyền SDIO 4 bit với tốc độ dữ liệu lên đến 104 MB/giây ở chế độ SDR104. Các mô-đun cũng hỗ trợ chế độ Tốc độ mặc định (DS) và Tốc độ cao (HS).
Giao diện SDIO voltage được VIO_SD đặt thành 1.8 V hoặc 3.3 V.

UBXDOC-465451970-3372 – R01 C2-Hạn chế

Tích hợp mô-đun

Trang 15 trong 67

Dòng MAYA-W4 – Sổ tay tích hợp hệ thống

Bảng 6 tóm tắt các chế độ tốc độ bus được hỗ trợ.

Chế độ tốc độ bus SDR104 SDR50 DDR50 SDR25 SDR12 HS: Tốc độ cao DS: Tốc độ mặc định

Tốc độ bus tối đa [MB/giây] 104 50 50 25 12.5 25 12.5

Tần số xung nhịp tối đa [MHz] 208 100 50 50 25 50 25

VIO_SD / Âm lượng tín hiệutage [V] 1.8 1.8 1.8 1.8 1.8 3.3 3.3

Bảng 6: Tốc độ bus SDIO

MAYA bao gồm điện trở kéo lên 100 k (giá trị điển hình) bên trong trên các tín hiệu SDIO. Tuy nhiên, nên kết nối điện trở kéo lên với các đường này. Xem thêm Giao diện truyền dữ liệu. Điện trở kết thúc nối tiếp giá trị nhỏ cũng có thể được áp dụng để giảm thiểu các vấn đề về tính toàn vẹn của tín hiệu và EMI.

Bảng 7 mô tả chức năng của từng tín hiệu SDIO.

Tên

Đầu vào/Đầu ra

SD_CLK

I

SD_CMD

Đầu vào/Đầu ra

SD_DAT[3:0]

Đầu vào/Đầu ra

SD_INT

O

Mô tả Đầu vào xung nhịp SDIO Dòng lệnh SDIO Các bit dòng dữ liệu SDIO [3:0] Đầu ra ngắt SDIO (tùy chọn)

Nhận xét
Yêu cầu PU bên ngoài Yêu cầu PU bên ngoài Ghép kênh với GPIO[1]

Bảng 7: Định nghĩa tín hiệu SDIO
Các chân giao diện SDIO được cấp nguồn bởi VIO_SD voltagmiền e.

2.5.2 giao diện USB 2.0
MAYA-W4 bao gồm giao diện USB 2.0 tốc độ cao với tốc độ truyền 480 Mb/giây có thể sử dụng cho Wi-Fi và Bluetooth năng lượng thấp. Giao diện được triển khai như một bus trở kháng được kiểm soát, sử dụng cặp dữ liệu khác biệt (D+ và D-) để giảm nhiễu, giảm nhiễu xuyên âm và duy trì tính toàn vẹn của tín hiệu. Hình 7 hiển thị các thông số chính để tính trở kháng đường ray, trong đó:
· Chiều rộng (W) cho thấy chiều rộng của lớp đồng trên lớp trên cùng · Khoảng cách (S) cho thấy khoảng cách giữa lớp đồng trên cùng và hai mặt phẳng GND liền kề. · Độ dày của lớp nền điện môi (H) cho thấy khoảng cách giữa tham chiếu GND ở phía dưới
mặt phẳng và lớp đồng ở lớp trên cùng. · Độ dày của lớp đồng (T) cũng có thể được biểu diễn bằng “Trọng lượng đồng cơ sở”, là
thường được sử dụng làm tham số cho việc xếp chồng PCB.
· Hằng số điện môi (r) xác định tỷ số giữa độ từ thẩm điện của vật liệu so với
độ từ thẩm của không gian tự do.

Hình 7: Cặp vi sai USB hiển thị các thông số chính cho trở kháng được kiểm soát

UBXDOC-465451970-3372 – R01 C2-Hạn chế

Tích hợp mô-đun

Trang 16 trong 67

Dòng MAYA-W4 – Sổ tay tích hợp hệ thống

Để tránh các vấn đề về EMI và đảm bảo tính toàn vẹn của tín hiệu bus, các đường dữ liệu USB phải tuân theo các khuyến nghị được mô tả trong Bảng 8.

Nhóm tín hiệu

Tham số

Tối thiểu

Kiểu

Tối đa

Đơn vị

Dữ liệu khác biệt USB

Trở kháng đơn, Trở kháng vi sai, Trở kháng chế độ chung, Kiểm soát trở kháng, , , Điện dung phân lưu tới GND

45 90 30
0 – 10% 0

Độ lệch chiều dài của bus không khớp giữa vi sai

0

đôi

Cô lập với các tín hiệu khác

4w

0 + 10% 5 155

pfmm

Bảng 8: Yêu cầu về bus USB
Tín hiệu dữ liệu USB được định tuyến trên bo mạch chủ có thể ảnh hưởng đến hiệu suất RF. Tụ điện phân lưu hoặc một
Có thể cần bộ lọc bảo vệ ESD được kết nối với GND để giảm tiếng ồn trong băng tần từ sóng hài USB.

Nếu liên kết dữ liệu USB được định tuyến trên một đầu nối, hãy cân nhắc bảo vệ ESD và sử dụng điốt TVS được thiết kế riêng và cuộn cảm chế độ chung để giảm nhiễu điện từ (EMI) cho các đường USB. Để tránh suy giảm tín hiệu, hãy chọn cuộn cảm chế độ chung có độ tự cảm và định mức dòng điện phù hợp.

Triển khai công tắc tải được điều khiển bởi PDn trên USB_AVDD33 để giảm dòng rò rỉ trong chế độ tắt nguồn.

2.5.3 Giao diện UART tốc độ cao
Các mô-đun sê-ri MAYA-W4 hỗ trợ giao diện Bộ thu/phát không đồng bộ phổ quát (UART) tốc độ cao với tốc độ truyền lên đến 3 Mbps. Tốc độ truyền mặc định sau khi đặt lại là 115.2 Kbps. Hoạt động của giao diện UART bao gồm: · Tải chương trình cơ sở Bluetooth lên mô-đun · Dữ liệu Bluetooth (truyền tải HCI) Tín hiệu UART tốc độ cao được cấp nguồn bởi VIO voltagmiền e. Bảng 9 mô tả chức năng của từng tín hiệu UART

Tên UART_TX UART_RX UART_RTS UART_CTS

Mô tả I / O

Tên

O

Tín hiệu đầu ra nối tiếp UART, kết nối với Host RX

GPIO [15]

I

Tín hiệu đầu vào nối tiếp UART, kết nối với Host TX

GPIO [14]

O

Tín hiệu đầu ra yêu cầu gửi UART (hoạt động ở mức thấp), kết nối với Host CTS GPIO[13]

I

Tín hiệu đầu vào UART rõ ràng để gửi (hoạt động ở mức thấp), kết nối với Máy chủ RTS

GPIO [12]

Bảng 9: Mô tả tín hiệu UART

5 Sự không khớp hoàn toàn bao gồm độ lệch do cáp và định tuyến phía máy chủ gây ra, hãy giữ ở mức tối thiểu nếu bus USB được định tuyến trên một đầu nối.

UBXDOC-465451970-3372 – R01 C2-Hạn chế

Tích hợp mô-đun

Trang 17 trong 67

Dòng MAYA-W4 – Sổ tay tích hợp hệ thống

2.5.4 Giao diện SPI
Các biến thể MAYA-W4 với hỗ trợ radio 802.15.4 giao diện máy chủ SPI với tốc độ xung nhịp tối đa là 10 MHz. Các chân được chia sẻ với giao diện đồng tồn tại PTA bên ngoài.
Bảng 10 mô tả các chân mô-đun trên giao diện SPI.

Tên chân cắm SPI_FRM SPI_CLK SPI_RX SPI_TX SPI_INT

Kiểu I/O IIIOO

Mô tả Tín hiệu đầu vào khung SPI (chọn chip hoạt động ở mức thấp) Tín hiệu đầu vào xung nhịp SPI Tín hiệu đầu vào nhận SPI Tín hiệu đầu ra truyền SPI Tín hiệu đầu ra ngắt SPI

Bảng 10: Mô tả giao diện SPI 802.15.4

Ghép kênh chân GPIO GPIO[8] GPIO[9] GPIO[7] GPIO[6] –

2.6 Giao diện cùng tồn tại bên ngoài

Để có hiệu suất tối ưu khi chia sẻ phương tiện không dây, các giao diện đồng tồn tại bên ngoài cho phép truyền tín hiệu giữa các radio nội bộ và các thiết bị không dây đồng tồn tại bên ngoài. Các radio bên ngoài có thể được kết nối với giao diện trọng tài lưu lượng gói 5 dây (PTA) hoặc giao diện đồng tồn tại không dây 2 dây 2 (WCI-2). Tin nhắn WCI-2 và loại tin nhắn tuân thủ thông số kỹ thuật cốt lõi của nhóm lợi ích đặc biệt Bluetooth (SIG) tập 7, phần C.
Bảng 13 mô tả chức năng của từng tín hiệu cùng tồn tại bên ngoài.

Tên ghim

Loại I / O

Sự miêu tả

Ghép kênh chân GPIO

TRẠNG THÁI NGOÀI

I

EXT_GNT

O

EXT_FREQ

I

EXT_PRI

I

EXT_REQ

I

WCI-2_SIN

I

WCI-2_Nam

Tín hiệu đầu vào trạng thái radio bên ngoài (tùy chọn) Hướng lưu lượng radio bên ngoài (Tx/Rx): · 1: Tx · 0: Rx

GPIO [22]

Tín hiệu đầu ra cấp phát vô tuyến bên ngoài (bắt buộc)

GPIO [20]

Tín hiệu đầu vào tần số vô tuyến ngoài (tùy chọn) Tần số chồng chéo giữa vô tuyến ngoài và Wi-Fi: · 1: chồng chéo · 0: không chồng chéo Tín hiệu này hữu ích khi vô tuyến ngoài là thiết bị nhảy tần.

GPIO [18]

Tín hiệu ưu tiên đầu vào radio bên ngoài (tùy chọn)

GPIO [21]

Ưu tiên yêu cầu từ radio bên ngoài. Có thể hỗ trợ

Độ ưu tiên 1 bit (giây)ample một lần) và ưu tiên 2 bit (sample

hai lần). Cũng có thể có thông tin Tx/Rx theo sau thông tin ưu tiên nếu

EXT_STATE không được sử dụng.

Yêu cầu từ radio bên ngoài (bắt buộc)

GPIO [19]

Đầu vào giao diện nối tiếp WCI-2

GPIO [22]

Đầu ra giao diện nối tiếp WCI-2

GPIO [18]

Bảng 11: Mô tả giao diện đồng tồn tại bên ngoài

UBXDOC-465451970-3372 – R01 C2-Hạn chế

Tích hợp mô-đun

Trang 18 trong 67

Dòng MAYA-W4 – Sổ tay tích hợp hệ thống
2.7
2.7 I/O mục đích chung
MAYA-W4 cung cấp một số chân GPIO, mặc định là trạng thái ba trở kháng cao khi bật nguồn và đặt lại. Một số chân GPIO có nhiều chức năng và được cấu hình theo mục đích sử dụng dự định sau khi khởi tạo và tải xuống chương trình cơ sở. Để biết thông tin chi tiết về việc chỉ định chân, hãy xem thêm bảng dữ liệu sê-ri MAYA-W4 [1]. Để biết thông tin mô tả chức năng của các tín hiệu GPIO khả dụng trong mỗi giao diện được hỗ trợ, hãy xem thêm UART, SPI, Giao diện đồng tồn tại bên ngoài và JTAG. Tất cả các tín hiệu GPIO khác được mô tả trong phần Chỉ định chân cắm của bảng dữ liệu sê-ri MAYA-W4 [1].
2.8 Những lưu ý khác
2.8.1 Pin chưa sử dụng
Các mô-đun sê-ri MAYA-W4 có các chân không được kết nối (NC) được dành riêng cho mục đích sử dụng trong tương lai. Các chân này có thể được để không kết nối trên bảng ứng dụng.

UBXDOC-465451970-3372 – R01 C2-Hạn chế

Tích hợp mô-đun

Trang 19 trong 67

Dòng MAYA-W4 – Sổ tay tích hợp hệ thống
3 Thiết kế trong
Thực hiện theo các hướng dẫn thiết kế trong chương này để tối ưu hóa việc tích hợp các mô-đun dòng MAYA-W4 vào bo mạch ứng dụng cuối cùng.
3.1 Trênview
Mặc dù tất cả các mạch ứng dụng phải được thiết kế đúng cách, nhưng các khía cạnh sau đây của thiết kế ứng dụng cần được chú ý đặc biệt:
· Tích hợp ăng-ten mô-đun: RF_ANT o Ăng-ten và mạch RF ảnh hưởng đến hiệu suất RF và tuân thủ chứng nhận. Điều quan trọng là phải tuân theo các hướng dẫn thiết kế được đưa ra ở đây để đạt được hiệu suất được chỉ định trong bảng dữ liệu MAYA-W4. Để duy trì sự tuân thủ và chứng nhận tiếp theo của thiết kế ứng dụng, điều quan trọng là phải tuân thủ các bộ phận áp dụng của sơ đồ ăng-ten và bố trí được mô tả trong Thiết kế ăng-ten.
· Nguồn điện mô-đun: Nguồn và GND o Mạch nguồn điện có thể ảnh hưởng đến độ ổn định hoạt động của sản phẩm và hiệu suất RF. Điều quan trọng là phải chọn một thiết bị phù hợp có khả năng cung cấp đủ dòng điện. Điều quan trọng nữa là phải triển khai đủ nguồn điện và mặt phẳng nối đất trong PCB và triển khai tụ điện bypass cho các nguồn cung cấp này. Xem thêm Giao diện nguồn điện.
· Giao diện tốc độ cao, chẳng hạn như PCIe, SDIO, USB, UART tốc độ cao, SPI và PCM o Giao diện tốc độ cao là nguồn nhiễu tiềm ẩn có thể ảnh hưởng đến việc tuân thủ quy định về tiêu chuẩn phát xạ bức xạ. Điều quan trọng là phải tuân theo các khuyến nghị về thiết kế sơ đồ và bố trí được mô tả trong giao diện SDIO 3.0 và các hướng dẫn bố trí tốc độ cao chung.
· Chức năng hệ thống: Tắt nguồn, Đặt lại và Cấu hình o Việc sử dụng cẩn thận các chân này trong thiết kế ứng dụng là cần thiết để đảm bảo sản phẩm hoạt động chính xác. Cụ thể, hãy kiểm tra xem trạng thái và âm lượngtagMức độ của các chân này được xác định chính xác trong quá trình khởi động và vận hành mô-đun. Điều quan trọng là phải tuân theo thiết kế chân được mô tả trong Hướng dẫn bố trí tốc độ cao chung.
· Các chân khác: tín hiệu cụ thể o Cần sử dụng cẩn thận các chân này để đảm bảo mô-đun hoạt động chính xác. Điều quan trọng là phải tuân theo các khuyến nghị về sơ đồ và thiết kế bố trí.
· Không được kết nối các chân NC.
3.2 Giao diện RF
Mô-đun MAYA-W4 cung cấp một số tùy chọn giao diện RF để kết nối ăng-ten ngoài, như được mô tả trong chân RF và đầu nối.
Theo quy định của FCC, đường truyền từ chân ăng-ten mô-đun đến vật lý
ăng-ten (hoặc đầu nối ăng-ten trên PCB máy chủ) được coi là một phần của thiết kế ăng-ten đã được phê duyệt. Do đó, các nhà tích hợp mô-đun phải sử dụng chính xác thiết kế tham chiếu ăng-ten được sử dụng trong phê duyệt loại mô-đun FCC hoặc chứng nhận thiết kế của riêng họ.
Để biết hướng dẫn về cách thiết kế mạch tuân thủ các yêu cầu này, hãy xem thêm Giao diện ăng-ten.

UBXDOC-465451970-3372 – R01 C2-Hạn chế

Thiết kế trong

Trang 20 trong 67

Dòng MAYA-W4 – Sổ tay tích hợp hệ thống

3.2.1 Thiết kế ăng-ten

Để tối ưu hóa hiệu suất bức xạ của sản phẩm cuối cùng, việc lựa chọn và bố trí cả mô-đun và ăng-ten phải được lựa chọn với sự cân nhắc thích đáng đến cấu trúc cơ học và thiết kế điện của sản phẩm. Để tránh việc thiết kế lại tốn kém và tác động tiềm tàng của chúng đến thiết kế cơ học, điều quan trọng là phải xác định vị trí của các thành phần này ngay từ giai đoạn thiết kế sản phẩm.
Sự tuân thủ và chứng nhận tiếp theo của thiết kế RF phụ thuộc rất nhiều vào hiệu suất bức xạ của ăng-ten. Để đảm bảo rằng chứng nhận RF của các mô-đun MAYA-W4 được mở rộng đến thiết kế ứng dụng, hãy tuân thủ cẩn thận các hướng dẫn sau:
· Ăng-ten ngoài, bao gồm các loại ăng-ten đơn cực tuyến tính: o Đặt mô-đun và ăng-ten ở bất kỳ khu vực thuận tiện nào trên bo mạch. Ăng-ten ngoài không áp đặt bất kỳ hạn chế nào đối với vị trí đặt mô-đun trên PCB. o Chọn ăng-ten có hiệu suất bức xạ tối ưu trong các băng tần hoạt động. Hiệu suất bức xạ chủ yếu phụ thuộc vào ăng-ten. o Chọn cáp RF có độ suy hao chèn tối thiểu. Độ suy hao chèn không cần thiết là do cáp chất lượng thấp hoặc dài. Độ suy hao chèn lớn làm giảm hiệu suất bức xạ. o Sử dụng đầu nối đồng trục 50 chất lượng cao để chuyển đổi cáp PCB sang RF phù hợp.
· Ăng-ten tích hợp, chẳng hạn như ăng-ten dạng miếng vá: o Ăng-ten tích hợp bên trong áp đặt một số hạn chế vật lý lên thiết kế PCB. Hướng của mặt phẳng đất so với thành phần ăng-ten cũng phải được xem xét: – Ăng-ten tích hợp kích thích dòng điện RF trên đối trọng của nó, thường là mặt phẳng đất PCB của thiết bị trở thành một phần của ăng-ten; kích thước của nó xác định tần số tối thiểu có thể được bức xạ. Do đó, mặt phẳng đất có thể được giảm xuống kích thước tối thiểu phải tương tự như một phần tư bước sóng của tần số tối thiểu phải được bức xạ,. – Tìm một ví dụ sốampđể ước tính các hạn chế vật lý trên PCB, trong đó: Tần số = 2.4 GHz Bước sóng = 12.5 cm Một phần tư bước sóng = 3.5 cm trong không gian tự do hoặc 1.5 cm trên PCB nền FR4.
· Chọn ăng-ten có hiệu suất bức xạ tối ưu trong các băng tần hoạt động. Hiệu suất bức xạ phụ thuộc vào toàn bộ sản phẩm và thiết kế hệ thống ăng-ten, bao gồm thiết kế cơ học và cách sử dụng sản phẩm. Bảng 12 tóm tắt các yêu cầu đối với giao diện RF của ăng-ten.
· Làm cho sự cô lập RF giữa các ăng-ten hệ thống càng cao càng tốt và mối tương quan giữa các mẫu bức xạ 3D của hai ăng-ten càng thấp càng tốt. Nhìn chung, cần phải tách RF ít nhất một phần tư bước sóng giữa hai ăng-ten để đạt được sự cô lập tối thiểu và mối tương quan mẫu thấp. Nếu có thể, hãy tăng sự tách biệt để tối đa hóa hiệu suất và đáp ứng các yêu cầu trong Bảng 13.

Mục Trở kháng Dải tần số
Thua lỗ

Yêu cầu

Nhận xét

Trở kháng đặc tính danh nghĩa 50

Trở kháng của kết nối RF ăng-ten phải phù hợp với trở kháng 50 của chân ăng-ten.

2400 2500 MHz 5150 5885 MHz

Dành cho 802.11b/g/n/ax và Bluetooth/802.15.4. Dành cho 802.11a/n/ac/ax.

S11 < -10 dB (VSWR < 2:1) được khuyến nghị S11 < -6 dB (VSWR < 3:1) có thể chấp nhận được

Được xác định bởi tham số S11 (Hệ số phản xạ đầu vào) có liên quan và VoltagTỷ lệ sóng đứng (VSWR), suy hao phản hồi mô tả mức độ phù hợp của kết nối RF ăng-ten chính với trở kháng đặc trưng 50 của chân ANT.
Để tối đa hóa lượng điện năng truyền đến ăng-ten, trở kháng của đầu cuối ăng-ten phải khớp (càng nhiều càng tốt) với trở kháng danh định 50 của chân ANT trên toàn bộ dải tần hoạt động.

UBXDOC-465451970-3372 – R01 C2-Hạn chế

Thiết kế trong

Trang 21 trong 67

Dòng MAYA-W4 – Sổ tay tích hợp hệ thống

Hiệu quả của mục
Tăng tối đa

Yêu cầu > -1.5 dB ( > 70%) được khuyến nghị > -3.0 dB ( > 50%) được chấp nhận
Sẽ được thông báo sau

Nhận xét
Hiệu suất bức xạ là tỷ lệ giữa công suất bức xạ với công suất đưa vào đầu vào ăng-ten: hiệu suất là thước đo mức độ thu hoặc phát của ăng-ten.
Mặc dù có thể sử dụng ăng-ten có độ lợi cao hơn, nhưng chúng phải được đánh giá và/hoặc chứng nhận. Để tuân thủ các giới hạn phơi nhiễm bức xạ của các cơ quan quản lý, độ lợi ăng-ten tối đa không được vượt quá giá trị được chỉ định trong danh sách ăng-ten được chấp thuận. Xem thêm Tuân thủ quy định.

Bảng 12: Tóm tắt các yêu cầu về giao diện ăng-ten

Bảng 13 chỉ rõ các yêu cầu bổ sung để triển khai thiết kế ăng-ten kép.

Mục
Cô lập (trong băng tần)

Yêu cầu S21 > 30 dB được khuyến nghị

Cô lập (ngoài băng tần)

S21 > 35 dB khuyến nghị S21 > 30 dB chấp nhận được

Tương quan bao thư ECC < 0.1 được khuyến nghị

Hệ số (ECC)

ECC < 0.5 có thể chấp nhận được

Nhận xét
Độ cô lập trong băng tần, được xác định bởi tham số S21 (Hệ số truyền dẫn tiến) đo lường khả năng truyền tải điện giữa hai ăng-ten. Độ cô lập thấp hơn có thể được chấp nhận tùy thuộc vào tình huống sử dụng và yêu cầu về hiệu suất.
Cách ly ngoài băng tần được đánh giá trong băng tần của kẻ xâm lược. Điều này đảm bảo rằng tín hiệu truyền từ radio khác được ăng-ten thu suy giảm đủ. Nó cũng tránh bất kỳ hiệu ứng bão hòa và điều chế chéo nào trên cổng thu.
Tham số ECC (Hệ số tương quan bao) tương quan các tham số trường xa giữa các ăng-ten trong cùng một hệ thống. Tham số ECC thấp là yếu tố cơ bản để cải thiện hiệu suất của các hệ thống dựa trên MIMO.

Bảng 13: Tóm tắt các yêu cầu đồng thời kết nối Wi-Fi/Bluetooth
Khi vận hành hai ăng-ten trong cùng một băng tần 2.4 GHz, việc cách ly đầy đủ là rất quan trọng đối với
đạt được hiệu suất thông lượng tối ưu ở chế độ đồng thời Wi-Fi/Bluetooth/802.15.4.

Chọn ăng-ten cung cấp:

· Tổn thất phản hồi tối ưu (hay VSWR) trên tất cả các tần số hoạt động. · Hệ số hiệu quả tối ưu trên tất cả các tần số hoạt động. · Độ lợi thích hợp không vượt quá giới hạn quy định được chỉ định trong một số quy định
các cơ quan quản lý nhà nước như FCC tại Hoa Kỳ.

3.2.1.1 Thiết kế ăng-ten tích hợp
Nếu sử dụng ăng-ten tích hợp, đường truyền được kết thúc bằng chính ăng-ten hoặc bằng ăng-ten cùng với cáp đồng trục được kết nối và phích cắm U.FL.
Hãy cân nhắc những hướng dẫn sau đây khi thiết kế ăng-ten:
· Quá trình thiết kế ăng-ten nên bắt đầu cùng lúc với thiết kế cơ khí của sản phẩm. Mô hình PCB hữu ích trong việc ước tính hiệu suất tổng thể và đường dẫn bức xạ của thiết kế dự định trong giai đoạn phát triển ban đầutagnghĩa là
· Ăng-ten tích hợp không phù hợp để lắp bên trong vỏ kim loại hoặc nếu sử dụng nhựa có chứa mảnh kim loại làm vỏ sản phẩm.
· Sử dụng ăng-ten do nhà sản xuất ăng-ten thiết kế để cung cấp mức suy hao phản hồi (hay VSWR) tốt nhất có thể.
· Cung cấp mặt phẳng đất đủ lớn theo yêu cầu ăng-ten tích hợp liên quan. Mặt phẳng đất của PCB ứng dụng có thể được giảm xuống kích thước tối thiểu phải tương đương với một phần tư bước sóng của tần số tối thiểu phải được bức xạ. Hiệu suất ăng-ten tổng thể có thể được hưởng lợi từ mặt phẳng đất lớn hơn.

UBXDOC-465451970-3372 – R01 C2-Hạn chế

Thiết kế trong

Trang 22 trong 67

Dòng MAYA-W4 – Sổ tay tích hợp hệ thống
· Vị trí đặt ăng-ten và môi trường xung quanh thích hợp cũng rất quan trọng đối với hiệu suất của ăng-ten. Tránh đặt ăng-ten gần các bộ phận dẫn điện hoặc hấp thụ RF, chẳng hạn như các vật kim loại hoặc tấm ferit, vì chúng có thể hấp thụ một phần công suất bức xạ, làm dịch chuyển tần số ăng-ten cộng hưởng của ăng-ten hoặc ảnh hưởng đến mẫu bức xạ của ăng-ten.
· Đảm bảo rằng việc lắp đặt và triển khai hệ thống ăng-ten, bao gồm cả bố trí PCB và mạch điện phù hợp, được thực hiện đúng cách. Về vấn đề này, chúng tôi khuyến nghị bạn nên tuân thủ nghiêm ngặt các hướng dẫn cụ thể do nhà sản xuất ăng-ten cung cấp.
· Ăng-ten có thể cần điều chỉnh/phù hợp để đạt được hiệu suất mục tiêu. Nên lập kế hoạch các hoạt động đo lường và xác thực với nhà sản xuất ăng-ten trước khi đưa sản phẩm cuối vào sản xuất.
· Phần thu có thể bị ảnh hưởng bởi các nguồn nhiễu như bus kỹ thuật số tốc độ cao. Tránh đặt ăng-ten gần bus như DDR. Nếu không, hãy cân nhắc thực hiện các biện pháp đối phó cụ thể, như tấm chắn kim loại hoặc tấm ferit, để giảm nhiễu.
· Lưu ý đến sự tương tác giữa các hệ thống RF cùng vị trí, như các băng tần LTE gần đó và các hệ thống vô tuyến khác có thể có. Công suất truyền có thể tương tác hoặc làm nhiễu hiệu suất của các mô-đun MAYA-W4 khi không có bộ lọc LTE cụ thể.
3.2.1.2 Thiết kế đường truyền RF
Các đường truyền RF, chẳng hạn như các đường truyền kết nối từ chân RF_ANT đến các đầu nối ăng-ten hoặc ăng-ten liên quan, phải được thiết kế với trở kháng đặc trưng là 50.
Hình 8 cho thấy các tùy chọn thiết kế để triển khai đường truyền, cụ thể là: · Đường ray vi dải được tách biệt bằng vật liệu điện môi và được ghép nối với một mặt đất duy nhất. · Đường ray vi dải đồng phẳng được tách biệt bằng vật liệu điện môi và được ghép nối với cả mặt đất
mặt phẳng và dây dẫn bên. Đây là cách triển khai đường truyền phổ biến nhất. · Đường ray Stripline được tách biệt bằng vật liệu điện môi và kẹp giữa hai mặt đất song song
máy bay.
Các thông số được hiển thị trong mặt cắt ngang của mỗi thiết kế vết bao gồm:
· Chiều rộng (W) cho thấy chiều rộng của lớp đồng trên lớp trên cùng · Khoảng cách (S) cho thấy khoảng cách giữa lớp đồng trên cùng và hai mặt phẳng GND liền kề. · Độ dày của lớp nền điện môi (H) cho thấy khoảng cách giữa tham chiếu GND ở phía dưới
mặt phẳng và lớp đồng ở lớp trên cùng. · Độ dày của lớp đồng (T) cũng có thể được biểu diễn bằng “Trọng lượng đồng cơ sở”, là
thường được sử dụng làm tham số cho việc xếp chồng PCB.
· Hằng số điện môi (r) xác định tỷ số giữa độ từ thẩm điện của vật liệu so với
độ từ thẩm của không gian tự do.
Chiều rộng của một dải vi mô 50 phụ thuộc chủ yếu vào “r” và “H”, phải được tính toán cho từng dải.
Xếp chồng lớp PCB.

UBXDOC-465451970-3372 – R01 C2-Hạn chế

Thiết kế trong

Trang 23 trong 67

Dòng MAYA-W4 – Sổ tay tích hợp hệ thống

Hình 8: Thiết kế đường truyền
Thực hiện theo các khuyến nghị sau để thiết kế đường dây truyền tải 50 đúng cách:
· Người thiết kế phải cung cấp đủ khoảng cách từ các đường dây xung quanh và mặt đất trong cùng một lớp. Nhìn chung, khoảng cách từ đường dây đến mặt đất phải ít nhất gấp đôi chiều rộng đường dây. Đường dây truyền tải cũng phải được “bảo vệ” bởi diện tích mặt đất ở mỗi bên.
· Trong lần lặp đầu tiên, hãy tính trở kháng đặc trưng bằng các công cụ do phần mềm bố trí cung cấp. Yêu cầu nhà sản xuất PCB cung cấp các giá trị cuối cùng thường được tính toán bằng phần mềm chuyên dụng và các ngăn xếp sản xuất. Đôi khi có thể yêu cầu phiếu kiểm tra trở kháng ở bên cạnh bảng điều khiển để đo trở kháng thực của các dấu vết.
· Mặc dù vật liệu điện môi FR-4 có thể gây ra tổn thất cao ở tần số cao, nhưng nó vẫn có thể là lựa chọn phù hợp cho các thiết kế RF. Trong trường hợp đó, hãy hướng tới: o Giảm thiểu độ dài đường dẫn RF để giảm tổn thất điện môi. o Nếu cần đường dẫn dài hơn vài cm, hãy sử dụng đầu nối đồng trục và cáp để giảm tổn thất. o Để kiểm soát trở kháng tốt trong quá trình sản xuất PCB, hãy thiết kế chồng lên nhau với 50 đường dẫn rộng có chiều rộng ít nhất là 200 µm. o Liên hệ với nhà sản xuất PCB để biết dung sai cụ thể của các đường dẫn trở kháng được kiểm soát. Vì vật liệu FR-4 thể hiện độ ổn định độ dày kém nên nó kiểm soát trở kháng kém hơn trên chiều rộng đường dẫn.
· Đối với PCB có các thành phần lớn hơn 0402 và độ dày điện môi dưới 200 µm, hãy thêm một khoảng cách, tức là một khoảng hở (khu vực trống) trên lớp tham chiếu mặt đất bên dưới bất kỳ chân nào trên đường truyền RF. Điều này giúp giảm điện dung ký sinh xuống đất.
· Định tuyến các đường RF theo góc 45° và tránh các góc nhọn. Chiều rộng và khoảng cách của các đường truyền đến GND phải đồng đều và định tuyến trơn tru nhất có thể.
· Thêm các lỗ khâu GND xung quanh các đường truyền. · Cung cấp đủ số lượng lỗ trên lớp kim loại liền kề. Bao gồm kết nối kim loại rắn
giữa lớp kim loại liền kề trên PCB xếp chồng lên lớp đất chính. · Để tránh nhiễu xuyên âm giữa các dấu vết RF và tín hiệu trở kháng cao hoặc tín hiệu tương tự, hãy định tuyến truyền RF
các đường dây càng xa nguồn nhiễu (như nguồn cung cấp chuyển mạch và đường dây kỹ thuật số) và bất kỳ mạch nhạy cảm nào khác. · Tránh các đoạn cụt trên đường truyền. Bất kỳ thành phần nào trên đường truyền phải được đặt với chân được kết nối nằm trên đường ray. Ngoài ra, tránh bất kỳ thành phần không cần thiết nào trên đường ray RF.

UBXDOC-465451970-3372 – R01 C2-Hạn chế

Thiết kế trong

Trang 24 trong 67

Dòng MAYA-W4 – Sổ tay tích hợp hệ thống Hình 9 cho thấy thiết kế theo dõi đồng phẳngample kết nối chân RF của mô-đun với đầu nối SMA gắn cạnh. Từ trên xuống dưới bên phải: lớp trên cùng, lớp 2 và lớp 3.
Hình 9: Dấu vết RF, dải vi đồng phẳng và thiết kế mặt đấtample
Hình 10 cho thấy tác phẩm nghệ thuật tiêu biểu thực hiện một dải vi mô đồng phẳng trên ba lớp liền kề. Đường dẫn bao gồm từ miếng đệm mô-đun đến đầu nối SMA (phía mô-đun): · Dải vi mô đồng phẳng, phần (1) · Mạng PI khớp trở kháng, (phía SMA) · Dải vi mô đồng phẳng, phần (2) và · Đầu nối RF SMA gắn cạnh
Hình 10: Bố trí example hiển thị việc thực hiện

UBXDOC-465451970-3372 – R01 C2-Hạn chế

Thiết kế trong

Trang 25 trong 67

Dòng MAYA-W4 – Sổ tay tích hợp hệ thống
Khoảng cách mặt đất trên lớp 2 cho phép một dải vi mạch rộng hơn, ít bị mất mát hơn so với dải hẹp. Khoảng cách mặt đất đặc biệt quan trọng trong băng tần 5 GHz. Một đường dẫn rộng hơn cũng có ít biến thiên trở kháng hơn trên các lô sản xuất PCB do dung sai tuyệt đối trong quá trình khắc PCB. Hình 11 cho thấy cách bố trí các miếng đệm cho đầu nối U.FL. Hãy đặc biệt chú ý đến khoảng cách GND bên dưới miếng đệm tín hiệu, phải được thực hiện để giảm thiểu tải điện dung.

Hình 11: Bố trí đầu nối U.FL hiển thị lớp trên cùng (bên trái) và lớp bên trong 1 (bên phải)
3.3 Giao diện cung cấp
Thiết kế nguồn điện ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất và độ ổn định của RF. Để đảm bảo hoạt động tối ưu, hãy chọn nguồn điện phù hợp và tụ điện bypass có định mức phù hợp. Cẩn thận định tuyến lưới hoặc mặt phẳng nguồn điện và kết hợp mặt phẳng nguồn và mặt phẳng đất mạnh mẽ trong ngăn xếp PCB.
Hãy chú ý kỹ đến sơ đồ mạch, bố cục PCB và hướng dẫn thiết kế cung cấp mô-đun tại đây.
3.3.1 Thiết kế cung cấp mô-đun
Mặc dù các chân GND được kết nối bên trong mô-đun, nhưng nên kết nối tất cả các chân nối đất có sẵn trên bo mạch ứng dụng với đất chắc chắn có kết nối tốt (trở kháng thấp) với đất PCB chủ. Điều này giúp giảm thiểu tổn thất điện năng, cải thiện hiệu suất RF và cho phép hiệu suất nhiệt hiệu quả hơn.
Kết nối trở kháng thấp của các chân cung cấp mô-đun, được cung cấp bởi nguồn điện DC, là cần thiết để có hiệu suất RF chính xác.
Hãy cân nhắc những hướng dẫn sau đây khi xây dựng sơ đồ:
· Tất cả các chân nguồn phải được kết nối với nguồn DC thích hợp. · Bất kỳ thành phần nối tiếp nào có Điện trở nối tiếp tương đương (ESR) lớn hơn vài m phải
nên tránh. Ngoại lệ duy nhất đối với quy tắc chung này là việc sử dụng hạt ferit để lọc DC. Để tránh tình trạng mất ổn định có thể xảy ra trong nguồn cung cấp DC, chỉ sử dụng hạt ferit nếu cần. · Đối với lọc tần số cao, cần có tụ điện bypass bổ sung trong phạm vi từ 100 nF đến 1 µF trên tất cả các chân cung cấp. Cung cấp điện trở ESR/ESL thấp, tụ điện gốm loại II có chất điện môi X7R hoặc X5R rất phù hợp cho mục đích này. Có thể chọn tụ điện bypass có kích thước nhỏ hơn để giảm thiểu ESL (Độ tự cảm nối tiếp tương đương) trong quá trình sản xuất. Tụ điện nên được đặt càng gần chân cung cấp mô-đun càng tốt.

UBXDOC-465451970-3372 – R01 C2-Hạn chế

Thiết kế trong

Trang 26 trong 67

Dòng MAYA-W4 – Sổ tay tích hợp hệ thống
· Để giúp lọc các xung dòng điện từ phần RF và tránh sự dội ngược xuống đất, một khối lượng tối thiểu
điện dung 10 µF nên được áp dụng cho các thanh ray 1V8 và 3V3 (tùy chọn trên VIO_SD và VIO) và được đặt gần các chân cung cấp mô-đun. Cung cấp điện trở ESR/ESL thấp, tụ điện gốm loại II với chất điện môi X7R hoặc X5R rất phù hợp cho mục đích này. Cần đặc biệt cẩn thận khi lựa chọn chất điện môi X5R/X7R do điện dung giảm so với độ lệch DCtage.
3.3.1.1 Hướng dẫn thiết kế mạch cung cấp sử dụng SMPS
Nguồn điện chuyển mạch (SMPS) thường được khuyến nghị để chuyển đổi nguồn điện chính sang nguồn điện mô-đun khi voltagSự khác biệt tương đối cao. Trong những trường hợp này, SMPS tản ít điện năng và nhiệt hơn LDO. Ngược lại, LDO thường dễ sử dụng hơn và không tạo ra lượng tiếng ồn như SMPS.
Để tuân thủ theo mô-đun voltage yêu cầu cung cấp được mô tả trong Bảng 1, các đặc điểm của SMPS phải đáp ứng các điều kiện tiên quyết sau:
· Khả năng cung cấp điện: Bộ điều chỉnh, cùng với bất kỳ bộ lọc bổ sung nào ở phía trước mô-đun, phải có khả năng cung cấp một voltage trong phạm vi hoạt động được chỉ định. Nó cũng phải có khả năng cung cấp dòng điện cực đại được chỉ định.
· Gợn sóng đầu ra thấp: Độ gợn sóng từ đỉnh đến đỉnhtage của bộ điều chỉnh chuyển mạch không được vượt quá giới hạn quy định. Yêu cầu này áp dụng cho cả voltagGợn sóng tạo ra bởi SMPS ở tần số hoạt động và tiếng ồn tần số cao tạo ra bởi chuyển mạch nguồn.
· Hoạt động ở chế độ PWM/PFM: Nên chọn bộ điều chỉnh hỗ trợ chế độ Điều chế độ rộng xung (PWM) cố định. Chế độ Điều chế tần số xung (PFM) thường có gợn sóng cao hơn và có thể ảnh hưởng đến hiệu suất RF. Nếu mức tiêu thụ điện năng không phải là mối quan tâm chính, nên tránh chuyển đổi chế độ PFM/PWM để ủng hộ hoạt động PWM cố định nhằm giảm nhiễu đỉnh-đỉnh trên voltage rails. Ở chế độ PWM/PFM hỗn hợp, có thể sử dụng bộ điều chỉnh chuyển mạch miễn là chế độ PFM/PWM và quá trình chuyển đổi giữa các chế độ tuân thủ các yêu cầu.
3.3.1.2 Hướng dẫn thiết kế mạch cung cấp sử dụng bộ điều chỉnh tuyến tính LDO
Việc sử dụng bộ điều chỉnh tuyến tính là phù hợp khi sự khác biệt giữa đường ray cung cấp có sẵn và nguồn cung cấp mô-đun tương đối thấp. Bộ điều chỉnh tuyến tính cũng có thể được xem xét để cấp nguồn cho miền 1.8 V, đặc biệt là những miền có yêu cầu dòng điện thấp và những miền được nối tiếp từ SMPS tạo ra điện áp thấptagđường sắt điện tử.
Để tuân thủ theo mô-đun voltagCác yêu cầu được tóm tắt trong Bảng 1, các đặc điểm của bộ điều chỉnh tuyến tính có độ sụt áp thấp (LDO) được sử dụng để cấp nguồn cho voltagĐường ray phải đáp ứng các điều kiện tiên quyết sau:
· Khả năng cung cấp điện: Bộ điều chỉnh tuyến tính LDO phải có khả năng cung cấp một voltage trong phạm vi hoạt động được chỉ định. Nó cũng phải có khả năng chịu được và cung cấp dòng điện cực đại được chỉ định khi ở "chế độ kết nối".
· Tản nhiệt công suất: Khả năng xử lý công suất của bộ điều chỉnh tuyến tính LDO phải được kiểm tra để giới hạn nhiệt độ mối nối của nó ở phạm vi hoạt động định mức tối đa. Nhiệt độ mối nối trường hợp xấu nhất có thể được ước tính như sau: , = ( – ) + Trong đó: là điện trở nhiệt mối nối với môi trường xung quanh của gói LDO6, là mức tiêu thụ dòng điện của vol đã chotagĐường ray điện tử ở chế độ TX/RX liên tục và là nhiệt độ hoạt động tối đa của sản phẩm cuối cùng bên trong vỏ máy.

6 Khả năng tản nhiệt được báo cáo trong các bảng dữ liệu thường được thử nghiệm trên một bảng tham chiếu có diện tích đồng thích hợp (xem thêm JESD51 [17]). Nhiệt độ mối nối trên PCB thông thường có thể cao hơn giá trị ước tính do không gian tản nhiệt hạn chế. Các lớp tản nhiệt trên miếng đệm cũng ảnh hưởng đến khả năng tản nhiệt của thiết bị.

UBXDOC-465451970-3372 – R01 C2-Hạn chế

Thiết kế trong

Trang 27 trong 67

Dòng MAYA-W4 – Sổ tay tích hợp hệ thống
3.4 Giao diện truyền dữ liệu
3.4.1 Giao diện SDIO 3.0
Bus SDIO 3.0 trong các mô-đun sê-ri MAYA-W4 hỗ trợ tần số xung nhịp lên đến 208 MHz, điều này có nghĩa là phải đặc biệt cẩn thận để đảm bảo tính toàn vẹn của tín hiệu và giảm thiểu các vấn đề nhiễu điện từ (EMI). Các tín hiệu phải được định tuyến với trở kháng một đầu là 50. Nên định tuyến tất cả các tín hiệu trên bus sao cho chúng có cùng độ dài và được nối đất thích hợp ở các lớp xung quanh. Tổng chiều dài bus phải được giữ ở mức tối thiểu. Để giảm thiểu nhiễu xuyên âm với các bộ phận khác của mạch, bố cục của bus SDIO phải được thiết kế với khả năng cách ly thích hợp giữa các tín hiệu của nó và các bus/dấu vết xung quanh.
Triển khai đường dẫn dòng điện trở về không bị gián đoạn gần với các dấu vết tín hiệu. Hình 12 cho thấy sơ đồ ứng dụng tùy chọn cho bus SDIO trong MAYA-W4, trong khi Bảng 14 tóm tắt các yêu cầu về điện của bus. Mặc dù MAYA-W4 bao gồm các điện trở kéo lên trên chip nhưng vẫn nên thêm các điện trở bên ngoài để kéo lên tối ưu để phù hợp với định tuyến và trở kháng CPU máy chủ.

Hình 12: Sơ đồ ứng dụng SDIO
Một tụ điện có giá trị nhỏ trong phạm vi từ vài pF đến GND có thể được xem xét cho SDIO_CLK như
tùy chọn gỡ lỗi EMI và chấm dứt tín hiệu. Tụ điện này phải được đặt càng gần chân đầu vào xung nhịp MAYA-W4 càng tốt và chỉ có thể lắp ráp cho mục đích EMI. Giá trị tụ điện được cộng vào tổng điện dung đường dây và không được vượt quá tổng điện dung cho phép để tránh vi phạm thông số kỹ thuật thời gian tăng và giảm xung nhịp.

Nhóm tín hiệu CLK, CMD, DAT[0:3] CLK, CMD, DAT[0:3] DAT[0:3] CMD CLK, CMD, DAT[0:3] CLK, CMD, DAT[0:3] CMD, DAT[0:3] CLK CMD, DAT[0:3]

Tham số Trở kháng đầu cuối đơn, 0 Kiểm soát trở kháng Phạm vi kéo lên, Rdat Phạm vi kéo lên, Rcmd Kết thúc chuỗi (Phía máy chủ), Rterm7 Chiều dài bus8 Độ lệch chiều dài bus không khớp với CLK Tâm đến tâm CLK với các tín hiệu SDIO khác9 Tâm đến tâm giữa các tín hiệu11

Bảng 14: Yêu cầu về bus SDIO

Tối thiểu
0 – 10% 10 10 0

Kiểu chữ. 50
0 47 10 0

-3 4*R 3*R

Tối đa
0 + 10% 100 50
100 +3

Đơn vị kk mm mm

7 Giá trị kết thúc của chuỗi lớn hơn mức thông thường chỉ được khuyến nghị để giải quyết các vấn đề EMI 8 Việc định tuyến phải giảm thiểu tổng chiều dài bus. 9 Để thích ứng với việc thoát BGA, các yêu cầu về khoảng cách giữa các tâm có thể bị bỏ qua đối với chiều dài định tuyến lên đến 10 mm.

UBXDOC-465451970-3372 – R01 C2-Hạn chế

Thiết kế trong

Trang 28 trong 67

Dòng MAYA-W4 – Sổ tay tích hợp hệ thống

3.4.2 Giao diện UART tốc độ cao

Giao diện UART tốc độ cao cho MAYA-W4 tuân thủ lớp Giao vận UART Bluetooth HCI. Mô-đun sử dụng các cài đặt được hiển thị trong Bảng 15.

Cài đặt UART Tốc độ truyền mặc định sau khi đặt lại Tốc độ truyền mặc định sau khi tải chương trình cơ sở Bit dữ liệu Bit chẵn lẻ Bit dừng Kiểm soát luồng

115200 baud 115200 baud 8 Không có bit chẵn lẻ 1 dừng RTS/CTS

Bảng 15: Cài đặt lớp truyền tải HCI UART
Kiểm soát luồng RTS/CTS được sử dụng để ngăn chặn tràn bộ đệm UART tạm thời. · Nếu RTS là 0 (đầu ra, mức thấp hoạt động), mô-đun đã sẵn sàng để nhận và máy chủ được phép gửi. · Nếu CTS là 0 (đầu vào, mức thấp hoạt động), máy chủ đã sẵn sàng để nhận và mô-đun được phép gửi.
Việc sử dụng kiểm soát luồng phần cứng với RTS/CTS là bắt buộc.

Tốc độ truyền 1200 2400 4800 9600 19200

38400 57600 76800 115200 230400

460800 500000 921600 1000000 1382400

1500000 1843200 2000000 2100000 2764800

3000000

Bảng 16: Tốc độ truyền dữ liệu có thể có cho giao diện UART
Sau khi thiết lập lại phần cứng, giao diện UART được cấu hình cho 115200 baud. Xem Bluetooth driver bringup để biết thông tin về cách thay đổi tốc độ truyền.

3.5 Hướng dẫn bố trí tốc độ cao chung
Các hướng dẫn này mô tả các biện pháp thực hành tốt nhất cho việc bố trí tất cả các xe buýt tốc độ cao trên MAYA-W4. Các nhà thiết kế nên ưu tiên bố trí các xe buýt tốc độ cao. Các tín hiệu tần số thấp, ngoài các tín hiệu có dấu vết trở kháng cao, thường không quan trọng đối với bố trí.
Tín hiệu tần số thấp với đường dẫn trở kháng cao (chẳng hạn như tín hiệu được điều khiển bởi điện trở kéo yếu)
có thể bị ảnh hưởng bởi nhiễu xuyên âm. Đối với các đường dẫn trở kháng cao này, nên sử dụng cách ly bổ sung 4*W (gấp bốn lần chiều rộng đường truyền) từ các bus khác.
3.5.1 Những cân nhắc chung cho thiết kế sơ đồ và quy hoạch mặt bằng PCB
· Xác minh bus tín hiệu nào cần kết thúc và thêm các đầu nối điện trở nối tiếp thích hợp vào sơ đồ.
· Cân nhắc cẩn thận vị trí của mô-đun liên quan đến vị trí ăng-ten và bộ xử lý máy chủ. Giảm thiểu chiều dài đường truyền RF trước rồi đến chiều dài bus SDIO.
· Định tuyến bus SDIO phải hướng tới mục tiêu giảm thiểu quá trình chuyển đổi lớp này sang lớp khác. · Xác minh các chồng xếp cho phép và kích thước trở kháng được kiểm soát cho các dấu vết ăng-ten và
bus, với nhà sản xuất PCB. · Xác minh rằng thiết kế nguồn điện và trình tự nguồn điện tuân thủ MAYA-W4
thông số kỹ thuật được mô tả trong Giao diện chức năng hệ thống.

UBXDOC-465451970-3372 – R01 C2-Hạn chế

Thiết kế trong

Trang 29 trong 67

Dòng MAYA-W4 – Sổ tay tích hợp hệ thống
3.5.2 Vị trí thành phần
· Các bộ phận phụ trợ như tụ điện bypass phải được đặt càng gần mô-đun càng tốt để cải thiện khả năng lọc. Ưu tiên đặt tụ điện nhỏ nhất gần chân mô-đun.
· Không đặt các thành phần gần khu vực ăng-ten. Thực hiện theo khuyến nghị của nhà sản xuất ăng-ten để xác định khoảng cách của ăng-ten so với các bộ phận khác của hệ thống. Các nhà thiết kế cũng nên tối đa hóa khoảng cách của ăng-ten đến các bus tần số cao, như DDR và ​​các thành phần liên quan. Ngoài ra, hãy cân nhắc đến một tấm chắn kim loại tùy chọn để giảm nhiễu mà nếu không ăng-ten có thể thu được và sau đó giảm độ nhạy của mô-đun.
3.5.3 Bố trí và sản xuất
· Tránh các điểm cụt trên tín hiệu tốc độ cao. Các điểm kiểm tra hoặc miếng đệm linh kiện phải được đặt trên đường PCB.
· Xác minh độ lệch tín hiệu tối đa được khuyến nghị cho các cặp vi sai và độ dài phù hợp của các bus.
· Giảm thiểu độ dài định tuyến; các đường dẫn dài hơn làm giảm hiệu suất tín hiệu. Đảm bảo rằng độ dài tối đa cho phép đối với các bus tốc độ cao không bị vượt quá.
· Đảm bảo theo dõi bất kỳ dấu vết nào khớp với trở kháng. Tham khảo sớm với nhà sản xuất PCB để có định nghĩa xếp chồng phù hợp.
· Các phần RF, analog và kỹ thuật số phải có các khu vực chuyên dụng và tách biệt rõ ràng trên bo mạch. · Không được phép định tuyến kỹ thuật số trong khu vực mặt phẳng tham chiếu GND của các đường dẫn RF (chân ANT và Ăng-ten). · Các nhà thiết kế được khuyến nghị mạnh mẽ tránh định tuyến kỹ thuật số bên dưới tất cả các lớp đường dẫn RF. · Không được phép cắt đất hoặc tách biệt bên dưới mô-đun. · Ưu tiên giảm thiểu chiều dài của các đường dẫn RF. Sau đó, giảm thiểu chiều dài bus để giảm tiềm năng
Các vấn đề EMI liên quan đến bức xạ của bus kỹ thuật số. · Ghép nối tất cả các dấu vết (Bao gồm cả dấu vết tốc độ thấp hoặc DC) với một mặt phẳng tham chiếu (GND hoặc nguồn điện). · Các bus tốc độ cao không được phép thay đổi mặt phẳng tham chiếu. Nếu có sự thay đổi đối với mặt phẳng tham chiếu
không thể tránh khỏi, một số tụ điện và một số lượng lỗ xuyên thích hợp, kết nối các mặt phẳng tham chiếu, phải được thêm vào vùng chuyển tiếp để cung cấp đường dẫn trở về trở kháng thấp qua các mặt phẳng tham chiếu khác nhau. · Định tuyến đường ray phải duy trì khoảng cách lớn hơn 3*W so với mép của định tuyến mặt phẳng đất. · Mặt phẳng nguồn phải duy trì khoảng cách an toàn so với mép của PCB. Khoảng cách phải đủ để định tuyến vòng đất xung quanh PCB và sau đó vòng đất phải được khâu vào các lớp khác thông qua các lỗ xuyên. · Định tuyến nguồn điện trong các mặt phẳng nguồn điện trở kháng thấp. Nếu bạn chọn định tuyến nguồn điện bằng đường ray, không định tuyến cấu trúc vòng lặp.
Sự tản nhiệt trong quá trình truyền liên tục ở công suất tối đa có thể làm tăng đáng kể
nhiệt độ của các tấm ốp chân tường ứng dụng bên dưới các mô-đun sê-ri MAYA-W4. Tránh đặt các thiết bị nhạy cảm với nhiệt độ gần mô-đun và cung cấp cho các thiết bị này đủ nối đất để truyền nhiệt sinh ra đến PCB.
3.6 Dấu chân mô-đun và mặt nạ dán
Hình 13 cho thấy bố trí chân của các mô-đun sê-ri MAYA-W4. Bố trí mẫu đất được đề xuất bổ sung cho bố trí chân của mô-đun. Cả chân có mặt nạ hàn (SMD) và chân không có mặt nạ hàn (NSMD) đều có thể được sử dụng với sự tuân thủ các cân nhắc sau:
· Tất cả các chân phải được Xác định là Không có Mặt nạ hàn (NSMD) · Để giúp tản nhiệt do mô-đun tạo ra, các miếng đệm GND phải có khả năng tốt
liên kết nhiệt với mặt đất PCB.

UBXDOC-465451970-3372 – R01 C2-Hạn chế

Thiết kế trong

Trang 30 trong 67

Dòng MAYA-W4 – Sổ tay tích hợp hệ thống
Bố cục khuôn mẫu được đề xuất cho các mô-đun MAYA-W4 phải tuân theo bố cục miếng đệm đồng, cũng được thể hiện trong Hình 13.

Hình 13: Dấu chân được đề xuất cho MAYA-W4, phía dưới view
“RF KEEP_OUT AREA” chỉ áp dụng cho các biến thể MAYA-W4x6 khi sử dụng ăng-ten PCB bên trong. “RF KEEP_OUT AREA” có thể được bỏ qua đối với các biến thể mô-đun khác.
3.7 Hướng dẫn nhiệt
Các mô-đun sê-ri MAYA-W4 được thiết kế để hoạt động từ -40 °C đến +85 °C ở nhiệt độ môi trường bên trong hộp bao vây. Bo mạch tạo ra nhiệt trong quá trình tải cao phải được tản nhiệt để duy trì tuổi thọ của các thành phần.
Cải thiện khả năng tản nhiệt trong mô-đun làm giảm nhiệt độ bên trong và do đó tăng độ tin cậy lâu dài của các ứng dụng thiết bị hoạt động ở nhiệt độ môi trường cao. Mô-đun tạo ra lượng lớn điện năng nhiệt trong quá trình tải cao phải được tản nhiệt.
Để có hiệu suất tốt nhất, bố trí PCB ứng dụng phải tuân thủ các nguyên tắc sau:
· Thông số kỹ thuật của lỗ thông để lấp đầy mặt đất: 300/600, không được phép có các lỗ thông nhiệt trên lỗ thông. · Mật độ lỗ thông trên mặt đất dưới mô-đun: 50/2; lỗ thông nhiệt có thể được đặt ở các khoảng trống giữa
miếng đệm nhiệt của mô-đun. · Số lớp tối thiểu và độ dày đồng: 4, 35. · Kích thước bo mạch tối thiểu: 5570. · Để tối ưu hóa luồng nhiệt từ mô-đun, các mặt phẳng nguồn và đường tín hiệu không được cắt qua
các lớp bên dưới mô-đun.

UBXDOC-465451970-3372 – R01 C2-Hạn chế

Thiết kế trong

Trang 31 trong 67

Dòng MAYA-W4 – Sổ tay tích hợp hệ thống

Các khuyến nghị này tạo điều kiện cho một thiết kế có khả năng đạt được thông số đặc tính nhiệt = °/ đối với MAYA-W460, MAYA-W461 và MAYA-W471 và = °/ đối với MAYA-W466 và MAYA-476 trong đó, đề cập đến mối nối giữa mô-đun và mặt dưới của thông số đặc tính PCB chính.
Sử dụng các kỹ thuật phần cứng sau đây để cải thiện hơn nữa khả năng tản nhiệt trong mô-đun và tối ưu hóa hiệu suất của mô-đun trong các ứng dụng của khách hàng:
· Tối đa hóa tổn thất phản hồi của ăng-ten để giảm công suất RF phản xạ tới mô-đun. · Cải thiện hiệu quả của bất kỳ thành phần nào tạo ra nhiệt, bao gồm nguồn điện và
bộ xử lý, bằng cách tản đều khắp thiết bị ứng dụng. · Cung cấp đủ thông gió trong vỏ cơ học của ứng dụng. · Để vận hành liên tục ở nhiệt độ cao, đặc biệt là trong các ứng dụng mật độ công suất cao hoặc
kích thước PCB nhỏ hơn, bao gồm một bộ tản nhiệt ở mặt dưới của PCB chính. Bộ tản nhiệt được kết nối tốt nhất bằng keo cách điện/độ dẫn nhiệt cao10.

3.8 Hướng dẫn ESD

Để tuân thủ các quy định sau của Châu Âu, các nhà thiết kế phải triển khai các biện pháp bảo vệ thích hợp chống lại các sự cố ESD trên bất kỳ chân cắm nào tiếp xúc với người dùng cuối:
· Tiêu chuẩn thử nghiệm ESD CENELEC EN 61000-4-2 [11] · Tiêu chuẩn thiết bị vô tuyến ETSI EN 301 489-1 [12] Các yêu cầu tối thiểu theo các quy định của Châu Âu này được tóm tắt trong Bảng 17.

Ứng dụng
Tất cả các bề mặt tiếp xúc của thiết bị vô tuyến và bất kỳ thiết bị phụ trợ nào trong sản phẩm cuối cùng.

Thể loại Xả tiếp xúc Xả không khí

Mức độ miễn nhiễm 4 kV 8 kV

Bảng 17: Yêu cầu miễn nhiễm ESD tối thiểu dựa trên EN 61000-4-2

Việc tuân thủ các mức độ bảo vệ được chỉ định trong EN 61000-4-2 [11] được thực hiện bằng cách bao gồm bảo vệ ESD thích hợp song song với bất kỳ dấu vết dễ bị tổn thương nào gần các khu vực mà người dùng cuối có thể tiếp cận.

Cần đặc biệt cẩn thận với các chân RF_ANT, nếu bị hở, có thể cần phải được
được bảo vệ bằng bộ hấp thụ ESD có điện dung ký sinh đầy đủ. Đối với hoạt động 5 GHz, một
nên sử dụng bảo vệ với điện dung bên trong tối đa là 0.1 pF.

3.9 Danh sách kiểm tra thiết kế

3.9.1 Danh sách kiểm tra sơ đồ
Kiểm tra xem các chân mô-đun đã được đánh số và chỉ định đúng trong sơ đồ chưa
(bao gồm chân nhiệt). Xem định nghĩa chân trong bảng dữ liệu MAYA-W4 [1].
Thiết kế nguồn điện tuân thủ theo voltage yêu cầu cung cấp trong Bảng 1 và công suất
yêu cầu cung cấp được mô tả trong bảng dữ liệu mô-đun [1].
Trình tự Power-up đã được triển khai đúng cách. Đã bao gồm việc bỏ qua đầy đủ ở phía trước mỗi chân nguồn như mô tả trong Thành phần
vị trí.
Mỗi nhóm tín hiệu đều phù hợp với nguồn cung cấp đường ray điện riêng của nó hoặc đã được dịch tín hiệu thích hợp
được cung cấp. Xem định nghĩa Pin trong bảng dữ liệu MAYA-W4 [1].
Các chân cấu hình được thiết lập đúng tại bootstrap. Xem Chân cấu hình.

10 Thông thường không bắt buộc.
UBXDOC-465451970-3372 – R01 C2-Hạn chế

Thiết kế trong

Trang 32 trong 67

Dòng MAYA-W4 – Sổ tay tích hợp hệ thống
Bus SDIO bao gồm các điện trở nối tiếp và pull-up, nếu cần. Xem thêm Hình 12 và SDIO 3.0
giao diện.
Các chân không sử dụng được kết thúc đúng cách. Xem Các chân không sử dụng. Một bộ lọc pi được cung cấp trước mỗi ăng-ten để khớp cuối cùng. Giao diện UART tốc độ cao. Các bộ lọc đồng định vị RF bổ sung đã được xem xét trong thiết kế. Xem sơ đồ khối trong
Bảng dữ liệu MAYA-W4 [1].
3.9.2 Danh sách kiểm tra bố trí
Việc xếp chồng PCB và theo dõi trở kháng được kiểm soát tuân theo các khuyến nghị do PCB đưa ra
nhà sản xuất. Xem thiết kế đường truyền RF.
Tất cả các chân cắm đều được kết nối đúng cách và dấu chân tuân theo khuyến nghị thiết kế chân cắm u-blox. Xem
Dấu chân mô-đun và mặt nạ dán.
Khoảng cách thích hợp đã được cung cấp giữa các phần RF và kỹ thuật số của thiết kế. Xem Bố cục
và sản xuất.
Đã cung cấp sự cô lập thích hợp giữa các ăng-ten (đồng vị trí RF, đa dạng hoặc nhiều ăng-ten)
thiết kế). Xem Bố trí và sản xuất.
Tụ điện bypass đã được đặt gần mô-đun. Xem Vị trí linh kiện. Đường dẫn nguồn trở kháng thấp đã được cung cấp cho mô-đun. Xem Vị trí linh kiện. Các dấu vết trở kháng được kiểm soát đã được triển khai đúng cách trong bố cục (cả RF và kỹ thuật số)
và các khuyến nghị do nhà sản xuất PCB cung cấp đã được tuân thủ. Xem Thiết kế đường truyền RF và Vị trí lắp đặt linh kiện.
50 dấu vết RF và đầu nối tuân theo các quy tắc được mô tả trong Thiết kế ăng-ten. Khu vực ngăn chặn RF đã được triển khai cho các biến thể MAYA-W4x6 bằng cách sử dụng ăng-ten bên trong. Tích hợp ăng-ten đã đượcviewđược biên tập bởi nhà sản xuất ăng-ten. Đã cung cấp nối đất thích hợp cho mô-đun cho đường dẫn trở kháng thấp và nhiệt
bồn rửa. Xem Bố trí và sản xuất.
Việc bỏ qua mặt phẳng tham chiếu đã được giảm thiểu đối với các bus tần số cao. Xem Bố cục và
chế tạo.
Tất cả các dấu vết và mặt phẳng được định tuyến bên trong khu vực được xác định bởi mặt phẳng mặt đất chính. Xem Bố cục và
chế tạo
u-blox đã reviewđã biên tập và phê duyệt PCB12.

12 Điều này chỉ áp dụng cho các sản phẩm cuối cùng dựa trên thiết kế tham chiếu u-blox.

UBXDOC-465451970-3372 – R01 C2-Hạn chế

Thiết kế trong

Trang 33 trong 67

Dòng MAYA-W4 – Sổ tay tích hợp hệ thống
4 Di chuyển mô-đun
Các sản phẩm ứng dụng có thể được thiết kế sao cho chúng có thể di chuyển từ thế hệ mô-đun này sang thế hệ mô-đun khác, thường là để giảm chức năng chưa sử dụng, giảm chi phí sản xuất hoặc tích hợp thiết kế mô-đun sau này để bao gồm chức năng bổ sung không có trong thiết kế hiện có.
Tất cả các mô-đun trong họ MAYA đều có cùng kích thước vật lý (kích thước cơ học) và cùng một mẫu đất, cho phép chúng có thể được sử dụng thay thế cho nhau trong thiết kế ứng dụng của bạn. Tuy nhiên, có thể xảy ra một số sai lệch nhỏ trong việc chỉ định chân cắm, chẳng hạn như chân cắm nào phục vụ các chức năng cụ thể hoặc bố cục chính xác của mẫu đất giữa các thế hệ mô-đun khác nhau.
Để thiết kế ứng dụng sản phẩm của bạn để di chuyển sang thế hệ mô-đun sau này hoặc trước đó: · Tạo bản thiết kế dự thảo tích hợp mô-đun mục tiêu – tức là mô-đun chính mà bạn dự định đưa vào
trong sản phẩm của bạn. · Để có được mộtview của các điểm chung và độ lệch của chân cắm giữa các mô-đun khác nhau
các thế hệ, hãy so sánh cẩn thận các bảng chỉ định chân của các mô-đun và bản vẽ sơ đồ thiết kế ứng dụng của bạn. · Giảm thiểu mọi sự khác biệt đã xác định bằng cách sử dụng thông tin trong chương này.
4.1 Những cân nhắc chung
Một số khía cạnh của việc di chuyển sang thế hệ mô-đun trước và sau đều áp dụng chung cho tất cả các mô-đun u-blox:
· Giao diện máy chủ được triển khai hỗ trợ nhất quán trong tất cả các thế hệ mô-đun và luôn được gán cho cùng một chân. Các mô-đun hỗ trợ các chức năng bổ sung có thể bao gồm các giao diện chuyên dụng không chung chung.
· Các chân cấu hình được sử dụng để chọn giao diện luôn được gán cho cùng một chân, nhưng số lượng chân cấu hình có thể khác nhau giữa các thế hệ mô-đun khác nhau. Triển khai các trình giữ chỗ điện trở PD để bao gồm toàn bộ bộ chân cấu hình. Đảm bảo rằng các chân cấu hình "không hoạt động" bổ sung ở trạng thái chính xác trong khi bật nguồn. Điều này đặc biệt quan trọng nếu các chân cấu hình bổ sung được kết nối và sử dụng bởi mạch khác.
· Tín hiệu điều khiển thường giống hệt nhau đối với các mô-đun có chip từ cùng một nhà cung cấp. Sử dụng điện trở sê-ri 0 để kết nối hoặc ngắt kết nối tín hiệu để sử dụng hoặc không sử dụng theo lựa chọn của bạn.
· Nguồn điện thường được gán cho cùng một chân cho tất cả các thế hệ mô-đun. Sử dụng vol sê-ri tiêu chuẩntage bộ điều chỉnh để thuận tiện thay đổi voltage và khả năng hiện tại – nếu cần. Công tắc nguồn có thể được sử dụng nếu vol cung cấptages đã có sẵn. Những cân nhắc chính bao gồm: o Triển khai voltage cung cấp nguồn, LDO hoặc SMPS, bằng cách sử dụng vol sê-ri tiêu chuẩntage bộ điều chỉnh, cho phép sử dụng các phiên bản tương thích thả vào để đạt được khối lượng mong muốntage level cho mô-đun cụ thể được sử dụng. o Ngân sách hiện tại. Đảm bảo ngân sách hiện tại của phần cứng ứng dụng được thiết kế để hỗ trợ tất cả các biến thể mô-đun, bao gồm cả biến thể có mức tiêu thụ dòng điện cao nhất. o Trình tự Bật và Tắt nguồn. Sử dụng GPIO CPU Máy chủ để bật voltagbộ điều chỉnh hoặc công tắc tải theo thứ tự thích hợp trong trình tự khởi động của thế hệ mô-đun mục tiêu. Hoặc sử dụng các triển khai theo trình tự phần cứng.
· Các kết nối giao diện RF thường được gán cho cùng một chân. · Các chân không sử dụng: Tất cả các chân đều có điện trở giữ bên trong. Để các chân không sử dụng mở.
Phần mềm khác nhau giữa mỗi thế hệ mô-đun và không nằm trong phạm vi của chương này.

UBXDOC-465451970-3372 – R01 C2-Hạn chế

Di chuyển mô-đun

Trang 34 trong 67

Dòng MAYA-W4 – Sổ tay tích hợp hệ thống

4.2 Di chuyển MAYA-W4
Một số khía cạnh của việc di chuyển sang thế hệ mô-đun sau này là duy nhất đối với nhóm MAYA.
4.2.1 Giao diện dữ liệu
MAYA-W4 bao gồm các giao diện cho Wi-Fi, Bluetooth và truyền dữ liệu 802.15.4. Triển khai các giao diện này theo hướng dẫn trong tài liệu này. Việc lựa chọn giao diện được kích hoạt trong quá trình khởi động theo trạng thái logic của các chân cấu hình.
· Giao diện SDIO cho Wi-Fi được định vị trên các chân MAYA chung. Giao diện SDIO bao gồm tín hiệu đầu ra ngắt tùy chọn có thể được sử dụng cho các yêu cầu truyền dữ liệu trong thiết kế của bạn.
· Giao diện UART cho Bluetooth được triển khai trên các chân MAYA chung. · Giao diện SPI cho Wi-Fi 802.15.4. Đây không phải là giao diện chuẩn cho họ MAYA. Sử dụng 0
điện trở để kết nối hoặc ngắt kết nối giao diện này hoặc tùy chọn đặt các chân của CPU HOST được kết nối thành trở kháng cao. Giao diện SPI bao gồm tín hiệu đầu ra ngắt cũng có thể được sử dụng trong thiết kế. · Giao diện USB cho Wi-Fi và Bluetooth. Đây không phải là giao diện chung cho họ MAYA. Triển khai USB mặc định bao gồm các điện trở nối tiếp trên DM và DP, có thể được sử dụng để kết nối hoặc ngắt kết nối USB khỏi mô-đun MAYA. Vbus được sử dụng để cung cấp USB và để chỉ báo kết nối USB trên ứng dụng của khách hàng và được kết nối với một chân chung được sử dụng cho vol cung cấp 3V3tage trong các mô-đun MAYA khác. Bao gồm 0 điện trở để kết nối chân này với nguồn cung cấp Vbus hoặc 3V3. Sử dụng 0 điện trở để kết nối Vbus với chân chỉ báo USB.
4.2.2 Chân cấu hình
MAYA-W4 bao gồm ba chân cấu hình (CON[2:0]) để lựa chọn giao diện và hai chân bổ sung (CON[3] và CON[5]) cho các cấu hình khác. Điều quan trọng là tất cả các chân này đều ở trạng thái chính xác trong quá trình khởi động. Các chân CON[3] và CON[5] có thể không được kết nối (NC), nhưng nếu chúng được kết nối, hãy đảm bảo rằng chúng không bị bất kỳ mạch ngoài nào kéo xuống mức thấp trong quá trình khởi động.
· Các chân cấu hình chuyên dụng CON[2:0] được phân bổ trên các chân chung. · Các chân cấu hình bổ sung CON[3] và CON[5]. Các chân này có thể được tùy chọn sử dụng cho các
mục đích nhưng phải được đặt ở trạng thái chính xác trong quá trình khởi động, như được mô tả trong bảng dữ liệu MAYA-W4 [1].
Các chân cấu hình có thể lệch giữa các mô-đun của gia đình MAYA. Nghiên cứu bảng dữ liệu
[1][2][3][4] và hướng dẫn tích hợp hệ thống [5][6][7][8] cho các mô-đun mục tiêu. Để chuẩn bị cho quá trình di chuyển trong tương lai, hãy triển khai toàn bộ bộ chân cấu hình bằng cách thêm “chỗ giữ chỗ” cho điện trở kéo xuống.
4.2.3 Giao diện đánh thức và thiết lập lại
MAYA-W4 bao gồm bộ tín hiệu điều khiển NXP chung.
· Tín hiệu Power Down, PDn, có điện trở kéo lên đi kèm trong mô-đun. PDn được phân bổ cho một chân chuẩn cho các mô-đun họ MAYA có chipset NXP.
· Tín hiệu reset riêng lẻ: một cho Wi-Fi và một cho các kênh băng thông hẹp IEEE 802.15.4 (Zigbee) và Bluetooth. Kết nối chúng với CPU máy chủ thông qua 0 điện trở để triển khai các chức năng này cần thiết cho thế hệ mô-đun bạn đã chọn.
· Tín hiệu đánh thức cho Module tới CPU chủ và CPU chủ tới Module. Tùy chọn kết nối chúng thông qua điện trở 0.
Tín hiệu Reset và Wake-up có thể khác nhau giữa các mô-đun. Nghiên cứu bảng dữ liệu và
hướng dẫn tích hợp hệ thống để tạo mô-đun mục tiêu để quyết định tín hiệu nào sẽ triển khai. Xử lý độ lệch bằng điện trở sê-ri 0 hoặc đặt chân CPU chủ ở trở kháng cao.

UBXDOC-465451970-3372 – R01 C2-Hạn chế

Di chuyển mô-đun

Trang 35 trong 67

Dòng MAYA-W4 – Sổ tay tích hợp hệ thống
4.2.4 Khởi động
Trình tự bật nguồn thường khác nhau đối với mỗi thế hệ mô-đun. Trong tất cả các thế hệ mô-đun MAYA, tín hiệu tắt nguồn (PDn hoặc WL_EN/BT_EN) phải được đặt ở mức thấp trong khi bật nguồn trước khi cấp nguồn bên ngoài.
Trong MAYA-W4, PDn phải được giữ ở mức thấp trong khi khởi động và được giải phóng khi nguồn điện ổn định hoặc sau đó khi mô-đun được bật nguồn. Ngoài điều này, không có yêu cầu bổ sung nào cho trình tự bật nguồn. Các thanh nguồn bên ngoài có thể được áp dụng theo bất kỳ thứ tự nào miễn là PDn vẫn ở mức thấp.
Để thực hiện đúng, hãy nghiên cứu bảng dữ liệu và hướng dẫn tích hợp hệ thống
[5][6][7][8] để tạo ra mô-đun mục tiêu.
4.2.5 Nguồn điện
Các chân cung cấp điện ở cùng một vị trí trên tất cả các thế hệ MCU. Triển khai vol cung cấp được chỉ địnhtagđể hỗ trợ mức tiêu thụ điện năng cần thiết.
Đối với MAYA-W4 Vbus được phân bổ cho một trong các chân 3V3. Kết nối Vbus với chân MAYA-W4
thông qua điện trở 0. Đối với các thế hệ MAYA khác sử dụng chân này làm nguồn điện, hãy kết nối Vbus với vol 3V3tagnút e bằng điện trở 0.
4.2.6 Tần số vô tuyến
Tín hiệu RF được triển khai trên các chân chung, được định vị nhất quán trên tất cả các thế hệ mô-đun. Tất cả các tín hiệu này đều có trở kháng đặc trưng 50. Đảm bảo rằng mạng Pi của ăng-ten nhất quán trên tất cả các thế hệ mô-đun. Nếu không, có thể cần phải điều chỉnh việc khớp trở kháng để tính đến các biến thể nhỏ giữa các biến thể mô-đun.
Tiêu chuẩn RF và băng tần được sử dụng cho mỗi chân RF có thể khác nhau. Để chính xác
triển khai, nghiên cứu bảng dữ liệu và hướng dẫn tích hợp hệ thống [5][6][7][8] để tạo mô-đun mục tiêu.
4.2.6.1 Ăng-ten bên trong
Đặt các mô-đun có ăng-ten bên trong trên PCB ứng dụng theo thông tin được mô tả trong Sổ tay tích hợp hệ thống tương ứng [5][6][7][8].
· Ăng-ten hốc phải được đặt ở mép PCB ứng dụng với ăng-ten hướng ra ngoài.
· Bất kỳ đồng, dấu vết hoặc mặt phẳng GND nào cũng phải được làm sạch trên tất cả các lớp bên dưới khu vực ăng-ten của mô-đun.
4.2.6.2 Anten ngoài
Kết nối ăng-ten ngoài với 50 microstrip và 50 đầu nối RF. Nếu cần, hãy điều chỉnh ăng-ten phù hợp với các thành phần mạng PI để đạt được hiệu suất ăng-ten đầy đủ.
Nếu di chuyển sang mô-đun hoạt động trong băng tần mở rộng, hãy đảm bảo rằng ăng-ten đã chọn bao phủ các băng tần cần thiết.
4.3 Thiết kế cơ khí
Tất cả các thế hệ mô-đun đều tương thích về mặt cơ học và chia sẻ cùng một thiết kế mẫu đất với một số ngoại lệ được mô tả trong Thông số kỹ thuật cơ học của bảng dữ liệu [1][2][3][4].

UBXDOC-465451970-3372 – R01 C2-Hạn chế

Di chuyển mô-đun

Trang 36 trong 67

Dòng MAYA-W4 – Sổ tay tích hợp hệ thống
4.4 Sản xuất và xử lý
Quá trình hàn và chuyên nghiệpfile giống nhau đối với tất cả các thế hệ mô-đun. Khi chuẩn bị hàn chảy lại, lưu ý rằng số chu kỳ hàn chảy lại có thể khác nhau giữa mỗi thế hệ mô-đun và mỗi biến thể mô-đun.

UBXDOC-465451970-3372 – R01 C2-Hạn chế

Di chuyển mô-đun

Trang 37 trong 67

Dòng MAYA-W4 – Sổ tay tích hợp hệ thống

5 Software
Chương này mô tả các tùy chọn phần mềm khả dụng cho các mô-đun sê-ri MAYA-W4, dựa trên họ chipset NXP IW610. Các trình điều khiển và chương trình cơ sở cần thiết để vận hành các mô-đun sê-ri MAYA-W4 được NXP phát triển và được tích hợp sẵn vào Linux/Android BSP cho bộ xử lý NXP i.MX [19] và MCUXpresso SDK cho các thiết bị NXP MCU [20].
Tài liệu cho các bản phát hành phần mềm NXP bao gồm các ghi chú phát hành và danh sách các tính năng phần mềm được hỗ trợ. Trình điều khiển được cung cấp miễn phí dưới dạng mã nguồn mở theo các điều khoản cấp phép của NXP.
Là mã nguồn mở, trình điều khiển có thể được tích hợp hoặc chuyển sang máy chủ khác không dựa trên NXP
nền tảng.

5.1 Các gói phần mềm có sẵn
Hỗ trợ trình điều khiển SDK MCUXpresso và mã nguồn mở cho IW610 vẫn đang chờ xử lý. Liên hệ với địa phương của bạn
nhóm hỗ trợ cho các sản phẩm phần mềm MAYA-W4 mới nhất.

5.1.1 Trình điều khiển Linux/Android nguồn mở

Trình điều khiển Wi-Fi và chương trình cơ sở cho các mô-đun sê-ri MAYA-W4 được tích hợp vào Linux BSP cho bộ xử lý NXP i.MX. Các công thức Yocto cho trình điều khiển và chương trình cơ sở, có thể được sử dụng để phát triển các hệ thống dựa trên Linux tùy chỉnh, là một phần của NXP i.MX Linux BSP.

Phiên bản mới nhất của mã nguồn trình điều khiển và chương trình cơ sở Wi-Fi/Bluetooth có sẵn tại các kho lưu trữ mã nguồn mở sau:

· Trình điều khiển Wi-Fi: · Phần mềm:

https://github.com/nxp-imx/mwifiex https://github.com/nxp-imx/imx-firmware/

Sử dụng các nhánh kho lưu trữ phù hợp với phiên bản phát hành Linux BSP mới nhất. Tại thời điểm này
xuất bản tài liệu, đây là bản phát hành lf-6.6.36_2.1.0.
Kiểm tra bản phát hành BSP mới nhất và các bản vá lỗi gia tăng có sẵn trên NXP i.MX
Trang Linux [19].

Công thức Yocto cho trình điều khiển và chương trình cơ sở (nxp-wlan-sdk, kernel-module-nxp-wlan, firmware-nxpwifi) được bao gồm trong các lớp meta-imx và meta-freescale của NXP.
Bluetooth sử dụng trình điều khiển hci_uart hoặc btnxpuart từ hạt nhân Linux và ngăn xếp máy chủ BlueZ. Ngăn xếp OpenThread (do Nhóm Google Nest cung cấp) và Matter (Dự án CHIP) được sử dụng cho các ứng dụng dựa trên 802.15.4. NXP cung cấp tệp nhị phân OpenThread có thể chạy dưới dạng ứng dụng Thread hoặc có thể được xây dựng từ mã nguồn.

5.1.2 SDK MCUXpresso
MCUXpresso SDK [20] là một gói phần mềm hỗ trợ toàn diện cho các thiết bị MCU từ NXP. Nó bao gồm phần mềm cấp sản xuất với các hệ thống hoạt động thời gian thực (RTOS) tích hợp tùy chọn, các công nghệ phần mềm hỗ trợ tích hợp (stack và middleware), phần mềm tham chiếu, v.v. SDK bao gồm trình điều khiển và chương trình cơ sở Wi-Fi, Bluetooth và 802.15.4 cho các MCU NXP được hỗ trợ tích hợp vào các mô-đun sê-ri MAYA-W4. Hỗ trợ Wi-Fi, Bluetooth và 802.15.4 của MCUXpresso cho chipset NXP IW610 trong MAYA-W4 hiện khả dụng cho hệ thống hoạt động thời gian thực FreeRTOSTM.

UBXDOC-465451970-3372 – R01 C2-Hạn chế

Phần mềm

Trang 38 trong 67

Dòng MAYA-W4 – Sổ tay tích hợp hệ thống

5.2 Các sản phẩm phần mềm u-blox
u-blox cũng cung cấp các phần mềm bổ sung sau cho các mô-đun sê-ri MAYA-W4: · Một lớp siêu dữ liệu Yocto/OpenEmbedded, bao gồm các công thức cho các công cụ phát triển liên quan. Đối với
để biết thêm thông tin về lớp Yocto, hãy xem thêm lớp siêu Yocto.
Để biết các sản phẩm phần mềm mới nhất của dòng MAYA-W4, hãy liên hệ với nhóm hỗ trợ tại địa phương của bạn.

5.2.1 Lớp siêu dữ liệu Yocto
Yocto là một dự án mã nguồn mở nhằm mục đích hỗ trợ phát triển các hệ thống tùy chỉnh dựa trên Linux cho các sản phẩm nhúng. Nó cung cấp một môi trường phát triển hoàn chỉnh với các công cụ, tài liệu và siêu dữ liệu như công thức, lớp và cấu hình. Yocto dựa trên hệ thống xây dựng OpenEmbedded.
Một lớp siêu Yocto/OpenEmbedded “meta-ublox-modules” được u-blox cung cấp cho tất cả các mô-đun dựa trên máy chủ. Lớp này được sử dụng trong các dự án Yocto để xây dựng hình ảnh cho hầu hết các nền tảng máy chủ chạy hạt nhân Linux. Nó chứa các công thức được sử dụng để xây dựng trình điều khiển Linux, các công cụ hỗ trợ và bất kỳ cấu hình nào files cần thiết để vận hành các mô-đun.

Công thức xây dựng vật phẩm Bản vá Hiệu chuẩn files Cấu hình công suất đầu ra Quy tắc Modprobe Công thức đóng gói sản xuất

Sự miêu tả
Bao gồm tất cả các hướng dẫn để trích xuất, biên dịch và cài đặt trình điều khiển, chương trình cơ sở và công cụ trong thư mục gốc file hệ thống hình ảnh của hệ thống máy chủ.
Được sử dụng để sửa lỗi trong trình điều khiển do u-blox phân phối được phát hiện cục bộ hoặc được nhà cung cấp báo cáo.
Sự định cỡ files, được cung cấp bởi u-blox, được sử dụng trong khi tải trình điều khiển. Những filelưu trữ các thông số điều chỉnh cần thiết cho các bộ phận RF trong mô-đun, giống như tinh thể.
Công suất RF cụ thể files cho các băng tần, tỷ lệ và quốc gia khác nhau được lưu trữ trong cấu hình fileđược cung cấp bởi u-blox.
Cấu hình files dành cho tiện ích modprobe được sử dụng để lưu trữ các tham số tải trình điều khiển.
Bao gồm các công thức khác nhau để xây dựng các công cụ sản xuất. Các công thức này được sử dụng trong sản xuất và các thử nghiệm liên quan đến RF.

Bảng 18: Nội dung lớp Yocto
Sự định cỡ files là cần thiết cho các mô-đun trong quá trình tạo nguyên mẫutage của sự phát triển. Sau
trong quá trình tạo mẫu, tất cả các hiệu chuẩn cần thiết đều được lập trình vào OTP trên mô-đun.
Thông tin thêm về lớp Yocto và cách tích hợp nó vào quá trình phát triển
môi trường được cung cấp trong README filecủa lớp meta.

5.3 Kiến trúc phần mềm
Theo góc độ phần mềm, các mô-đun dòng MAYA-W4 dựa trên máy chủ chỉ chứa bộ nhớ OTP tích hợp với các thông số hiệu chuẩn và địa chỉ MAC. Do đó, các mô-đun yêu cầu trình điều khiển máy chủ và chương trình cơ sở thiết bị để chạy. Khi khởi động và ở mỗi lần đặt lại hoặc chu kỳ nguồn, trình điều khiển máy chủ cần tải xuống chương trình cơ sở nhị phân file đến mô-đun. Phần mềm nhị phân file thường là một chương trình cơ sở “kết hợp”, bao gồm các hình ảnh chương trình cơ sở Wi-Fi, Bluetooth và 802.15.4. Điều này file được trình điều khiển Wi-Fi tải xuống mô-đun thông qua giao diện máy chủ Wi-Fi.

UBXDOC-465451970-3372 – R01 C2-Hạn chế

Phần mềm

Trang 39 trong 67

Dòng MAYA-W4 – Sổ tay tích hợp hệ thống
Hình 14 hiển thị các thành phần phần mềm và lớp trên khác nhau cần thiết cho hoạt động của các mô-đun dòng MAYA-W4 trong hệ điều hành Linux.

Hình 14: Kiến trúc phần mềm cơ bản của Wi-Fi, Bluetooth và 802.15.4
Trình điều khiển Wi-Fi (mxm_mwifiex) là trình điều khiển thống nhất cho tất cả các chipset Wi-Fi NXP được hỗ trợ, cho phép di chuyển đơn giản và tương thích ngược với các thiết bị trong tương lai. Nguồn trình điều khiển có thể được sử dụng hoặc chuyển cho các nền tảng máy chủ không phải NXP khác. Trình điều khiển máy chủ Wi-Fi giao tiếp các trình điều khiển bus lớp dưới với các ngăn xếp giao thức lớp trên của hệ điều hành. Nó sử dụng ngăn xếp TCP/IP từ hạt nhân Linux để truyền dữ liệu và hệ thống con cfg80211 trong hạt nhân được sử dụng để cấu hình và kiểm soát.
Bluetooth sử dụng ngăn xếp máy chủ Linux BlueZ thông qua giao diện HCI UART của mô-đun, nhưng các ngăn xếp của bên thứ ba khác cũng có thể được hỗ trợ. Trình điều khiển hci_uart hoặc btnxpuart từ hạt nhân Linux được sử dụng cho giao diện UART nối tiếp của mô-đun.
Thread là một giao thức mạng dựa trên IPv6 được thiết kế cho các thiết bị Internet of Things công suất thấp trong mạng lưới không dây IEEE802.15.4. OpenThread [25], do Google phát hành, là một triển khai mã nguồn mở của Thread. Hệ thống con 802.15.4 của MAYA-W4 hoạt động như bộ điều khiển trong thiết kế Bộ đồng xử lý vô tuyến OpenThread (RCP). Lõi OpenThread chạy trên bộ xử lý máy chủ và giao tiếp với bộ điều khiển thông qua OpenThread Daemon (Ot-daemon) thông qua giao diện SPI trên giao thức Spinel. Máy khách có thể kết nối với ổ cắm UNIX của Ot-daemon và giao tiếp bằng cách sử dụng OpenThread CLI làm giao thức. Bộ định tuyến biên giới Thread (xem Bộ định tuyến biên giới OpenThread [26]) kết nối mạng Thread với các mạng dựa trên IP khác, chẳng hạn như Wi-Fi hoặc Ethernet.
5.4 Đưa trình điều khiển Linux lên
Khi khởi tạo, cấu hình và kích hoạt radio Wi-Fi, Bluetooth và 802.15.4 lần đầu tiên, quy trình "bật lên" bao gồm tải trình điều khiển cần thiết, cấu hình cài đặt và đảm bảo các thành phần phần cứng hoạt động chính xác. Sử dụng các quy trình được mô tả trong phần này để khởi động và chạy radio không dây lần đầu tiên trên Linux.
Quá trình đưa lên được mô tả cho sự kết hợp giao diện máy chủ SDIO-UART-SPI dựa trên
về bản phát hành phần mềm trước khi sản xuất.

UBXDOC-465451970-3372 – R01 C2-Hạn chế

Phần mềm

Trang 40 trong 67

Dòng MAYA-W4 – Sổ tay tích hợp hệ thống

5.4.1 Trình điều khiển Wi-Fi
Để mở trình điều khiển Wi-Fi:
1. Trước khi tải trình điều khiển, hãy kiểm tra nhật ký hạt nhân để đảm bảo rằng mô-đun sê-ri MAYA-W4 được báo cáo trên bus SDIO của hệ thống máy chủ, như được hiển thị trong ví dụ sauamplê:

mmc1: thẻ SDIO SDR104 tốc độ cực cao mới tại địa chỉ 0001 2. Sử dụng lệnh sau để tải trình điều khiển Wi-Fi và chương trình cơ sở:

root@imx8mqevk:~# modprobe moal mod_para=nxp/wifi_mod_para.conf
Các tham số trình điều khiển Wi-Fi được cấu hình trong /lib/firmware/nxp/wifi_mod_para.conf file trong khối chipset dành riêng cho MAYA-W4:

SDIW610 = { cfg80211_wext=0xf max_vir_bss=1 cal_data_cfg=không có ps_mode=1 auto_ds=1 host_mlme=1 fw_name=nxp/sduartspi_iw610.bin.se
}
Trong cấu hình này, trình điều khiển Wi-Fi tải xuống phần mềm kết hợp cho Wi-Fi, Bluetooth và 802.15.4 vào mô-đun. Các tùy chọn phần mềm khác được hiển thị trong Bảng 19.

Hình ảnh phần sụn
sduartspi_iw610.bin.se
sduart_iw610.bin.se sd_iw610.bin.se uartspi_iw610.bin.se uart_iw610_bt.bin.se usbusbspi_iw610.bin.se usb_iw610.bin.se

Mô tả Combo-firmware cho Wi-Fi (SDIO), Bluetooth (UART) và 802.15.4 (SPI) Combo-firmware cho Wi-Fi (SDIO) và Bluetooth (UART) Firmware chỉ dành cho Wi-Fi để tải xuống song song (SDIO) Bluetooth (UART) và 802.15.4 (SPI) Firmware chỉ dành cho Bluetooth để tải xuống song song (UART) Combo-firmware cho Wi-Fi (USB), Bluetooth (USB) và 802.15.4 (SPI) Firmware chỉ dành cho Wi-Fi để tải xuống song song (USB)

Bảng 19: Hình ảnh chương trình cơ sở

3. Sử dụng lệnh sau để tìm kiếm và hiển thị phiên bản trình điều khiển Wi-Fi và chương trình cơ sở:

root@imx8mqevk:~# cat /proc/mwlan/adapter0/mlan0/info | grep phiên bản driver_version = SDIW610—18.99.5.p36-MM6X18514-(FP99) firmware_major_version=18.99.5
4. Sử dụng lệnh iw dev để hiển thị và xác minh các giao diện Wi-Fi khả dụng, như được hiển thị trong đoạn mã sauamplê:

root@imx8mqevk:~# iw dev phy#0
Giao diện wfd0 addr ba:f4:4f:a5:6d:a1 loại được quản lý
Giao diện uap0 addr ba:f4:4f:a5:6e:a1 loại AP
Giao diện mlan0 addr b8:f4:4f:a5:6d:a1 loại được quản lý

UBXDOC-465451970-3372 – R01 C2-Hạn chế

Phần mềm

Trang 41 trong 67

Dòng MAYA-W4 – Sổ tay tích hợp hệ thống

Bảng 20 mô tả chức năng của giao diện Wi-Fi.

Giao diện mlan0 uap0 wfd0

Chức năng Giao diện mạng cho chức năng chế độ trạm. Thường được sử dụng với wpa_supplicant. Giao diện mạng cho chức năng điểm truy cập. Thường được sử dụng với hostapd. Giao diện mạng cho chức năng P2P. Có thể hoạt động ở cả chế độ chủ sở hữu nhóm (GO) và chế độ máy khách nhóm (GC).

Bảng 20: Giao diện mạng Wi-Fi

5.4.2 Giao diện Bluetooth
Bạn mở giao diện Bluetooth bằng trình điều khiển NXP Bluetooth UART (btnxpuart) hoặc trình điều khiển Linux HCI UART chuẩn (hci_uart).
5.4.2.1 Sử dụng trình điều khiển NXP Bluetooth UART
Trình điều khiển btnxpuart có sẵn trong i.MX Linux BSP L6.1.22 trở lên. Nó hỗ trợ tính năng tiết kiệm điện tự động đưa chip vào trạng thái ngủ khi không hoạt động.
Để sử dụng trình điều khiển NXP Bluetooth UART, hãy thêm một nút phụ bluetooth có chuỗi tương thích thiết bị vào nút UART được đính kèm trong cây thiết bị file:

&uart1 { bluetooth { khả năng tương thích = “nxp,88w8987-bt”; fw-init-baudrate = <115200>; };
};
Trình điều khiển Wi-Fi phải được tải trước, với phần mềm độc lập Wi-Fi hoặc phần mềm kết hợp, trước khi tải trình điều khiển NXP Bluetooth UART. Trình điều khiển btnxpuart sẽ xử lý việc tải xuống phần mềm độc lập Bluetooth nếu cần.
Để tải trình điều khiển NXP Bluetooth UART, hãy nhập lệnh sau:

root@imx8mqevk:~# modprobe btnxpuart
Trình điều khiển btnxpuart tự động thay đổi tốc độ truyền dữ liệu UART thành 3 Mbaud sau khi cài đặt chương trình cơ sở
được tải xuống.
5.4.2.2 Sử dụng trình điều khiển Linux HCI UART
Để mở giao diện Bluetooth bằng trình điều khiển Linux HCI UART:
1. Tải xuống chương trình cơ sở dưới dạng chương trình cơ sở kết hợp bằng cách tải trình điều khiển Wi-Fi trước hoặc dưới dạng chương trình cơ sở độc lập Bluetooth thông qua giao diện UART bằng công cụ tải chương trình cơ sở.
2. Tải trình điều khiển Linux HCI UART và gắn thiết bị nối tiếp cho giao diện HCI UART vào ngăn xếp Linux BlueZ (sử dụng /dev/ttyUSB0 làm ví dụ)ample):

root@imx8mqevk:~# modprobe hci_uart root@imx8mqevk:~# hciattach /dev/ttyUSB0 bất kỳ 115200 luồng root@imx8mqevk:~# hciconfig hci0 lên
3. Sử dụng lệnh hciconfig từ BlueZ để xác minh rằng giao diện Bluetooth HCI đã được bật:

hci0: Loại: Chính Bus: UART BD Địa chỉ: B8:F4:4F:A5:6D:A0 ACL MTU: 1021:7 SCO MTU: 120:6 ĐANG CHẠY RX byte:1498 acl:0 sco:0 sự kiện:90 lỗi:0 TX byte:1270 acl:0 sco:0 lệnh:90 lỗi:0

UBXDOC-465451970-3372 – R01 C2-Hạn chế

Phần mềm

Trang 42 trong 67

Dòng MAYA-W4 – Sổ tay tích hợp hệ thống

4. Ứng dụng máy chủ có thể thay đổi tốc độ truyền UART bằng lệnh HCI cụ thể của nhà cung cấp (OCF 0x0009). Sự kiện lệnh hoàn tất được truyền đến máy chủ ở tốc độ truyền cũ. Sau đó, máy chủ có thể chuyển sang tốc độ truyền mới và sau đó đợi 5 ms trở lên trước khi gửi lệnh tiếp theo. Cú pháp lệnh HCI sử dụng hcitool:
hcitool i hci0 cmd 0x3f 0x0009 <giá trị little-endian 4 byte cho tốc độ truyền>
Ví dụample, nhập các lệnh sau để thay đổi tốc độ truyền dữ liệu thành 3 Mbaud:

root@imx8mqevk:~# hcitool -i hci0 cmd 0x3f 0x0009 0xc0 0xc6 0x2d 0x00 root@imx8mqevk:~# killall hciattach root@imx8mqevk:~# hciattach /dev/ttyUSB0 bất kỳ 3000000 luồng root@imx8mqevk:~# hciconfig hci0 up

5.4.3 Tạo mạng Thread sử dụng radio 802.15.4
Giao thức truyền thông SPI được sử dụng để giao tiếp giữa máy chủ và mô-đun MAYA-W4. NXP cung cấp các công cụ OpenThread được biên dịch trước và tiện ích trình điều khiển SPI để thiết lập giao tiếp giữa i.MX 8M Mini và mô-đun MAYA-W4.
Để tạo mạng Thread với MAYA-W4 trên nền tảng NXP i.MX 8M Mini bằng cách sử dụng ngăn xếp OpenThread nguồn mở [25]:
1. Sao chép các công cụ OpenThread được biên dịch trước vào nền tảng lưu trữ và kiểm tra xem chúng có quyền thực thi hay không. Các công cụ OpenThread được biên dịch trước bao gồm ot-ctl, ot-daemon và spi-hdlc-adapter.
2. Gói phần mềm NXP bao gồm một cây thiết bị SPI file cho nền tảng i.MX 8M Mini. Sao chép cây thiết bị SPI file đến nền tảng máy chủ và khởi động lại hệ thống.

root@imx8mmevk:~# cp <latest-IW610x-sw-package/OT-Tools-LNX-X_X_X-IMX8>/imx8mm-evkxxx.dtb /run/media/mmcblk2p1/imx8mm-evk.dtb
root@imx8mmevk:~# khởi động lại
3. Tải xuống chương trình cơ sở cho mô-đun MAYA-W4. Chương trình cơ sở kết hợp được tải xuống thông qua trình điều khiển Wi-Fi bao gồm chương trình cơ sở vô tuyến 802.15.4.

root@imx8mmevk:~# modprobe moal mod_para=nxp/wifi_mod_para.conf

4. Khởi động OpenThread ot-daemon ở chế độ nền.

root@imx8mmevk:~# ot-daemon “spinel+spi:///dev/spidev1.0?gpio-intdevice=/dev/gpiochip5&gpio-int-line=12&gpio-reset-device=/dev/gpiochip5&gpio-resetline=14&spi-mode=0&spi-speed=1000000&spi-reset-delay=500” &

Các tham số lệnh SPI được mô tả trong Bảng 21.

Tham số spinel+spi:// gpio-int-device gpio-int-line gpio-reset-device gpio-reset-line spi-mode spi-speed spi-reset-delay

Mô tả Đường dẫn đến giao diện SPI Đường dẫn đến thiết bị GPIO xuất Linux sysfs với tín hiệu ngắt SPI (SPI_INT) Chỉ số bù của tín hiệu ngắt SPI (SPI_INT) trong thiết bị GPIO Đường dẫn đến thiết bị GPIO xuất Linux sysfs với tín hiệu đặt lại 802.15.4 (IND_RST_NB) Chỉ số bù của tín hiệu đặt lại 802.15.4 (IND_RST_NB) trong thiết bị GPIO Chế độ SPI sử dụng (0-3) Tốc độ SPI tính bằng Hertz (tối đa 10 MHz) Độ trễ sau khi xác nhận “RESET”, tính bằng mili giây

Bảng 21: Tham số lệnh SPI
5. Tạo mạng Thread trên MAYA-W4 và kiểm tra xem trạng thái thiết bị đã được đặt thành “leader” chưa, như mô tả trong phần Bắt đầu mạng Thread và xác minh trạng thái thiết bị.

UBXDOC-465451970-3372 – R01 C2-Hạn chế

Phần mềm

Trang 43 trong 67

Dòng MAYA-W4 – Sổ tay tích hợp hệ thống

Tạo mạng Thread trên thiết bị từ xa và kiểm tra xem trạng thái thiết bị có được đặt thành “child” hay không, như mô tả trong Bắt đầu mạng Thread và xác minh trạng thái thiết bị. Lưu ý rằng trạng thái thiết bị từ xa ban đầu được đặt thành leader cho đến khi trạng thái của nó được thiết bị mẹ, MAYA-W4, chấp nhận.

root@imx8mmevk:~# ot-ctl state Con Xong
6. Xác minh các địa chỉ lưới cục bộ được chỉ định trên MAYA-W4 (thiết bị A) và thiết bị từ xa B:

root@imx8mmevk:~# ot-ctl ipaddr fdc0:de7a:b5c0:0:0:ff:fe00:0c01 fdc0:de7a:b5c0:0:66bf:99b9:24c0:d55f fe80:0:0:0:18e5:29b3:a638:943b Done

# Định vị định tuyến (RLOC) # EID cục bộ dạng lưới (ML-EID) # Địa chỉ cục bộ liên kết (LLA)

7. Ping thiết bị con bằng địa chỉ mesh-local:

root@imx8mmevk:~# ot-ctl ping fdc0:de7a:b5c0:0:66bf:99b9:24c0:d55f 16 bytes from fdc0:de7a:b5c0:0:66bf:99b9:24c0:d55f icmp_seq=1 hlim=64 time=17ms
8. Để chạy thử nghiệm thông lượng bằng cách sử dụng iperf3 và địa chỉ mesh-local. o Khởi động máy chủ iperf3 trên thiết bị A:

root@imx8mmevk:~# iperf -s -u -i 1 -w 400k -p 5005 -V -B o Khởi động máy khách iperf3 trên thiết bị B:

root@imx8mmevk:~# iperf -c -B -u -b 250k -l 500 -V -i 1 -t 20 -p 5005
Để biết thêm thông tin về các tính năng của ứng dụng OpenThread, hãy xem OpenThread web trang [25]. Để biết thêm thông tin về thiết lập OpenThread với MAYA-W4, hãy liên hệ với nhóm hỗ trợ tại địa phương của bạn.
5.4.3.1 Tạo mạng Thread
Giao diện dòng lệnh OpenThread (CLI) cung cấp API cấu hình và quản lý. Giao diện này cho phép người dùng đưa ra lệnh và tương tác với các thiết bị OpenThread.
1. Dừng mọi mạng Thread hiện có và áp dụng khôi phục cài đặt gốc trên radio 802.15.4:
root@imx8mmevk:~# ot-ctl thread stop Xong root@imx8mmevk:~# ot-ctl ifconfig down Xong root@imx8mmevk:~# ot-ctl factoryreset Xong 2. Khởi tạo tập dữ liệu hoạt động mới (chỉ dành cho người lãnh đạo):
root@imx8mmevk:~# ot-ctl dataset init new Xong 3. Thiết lập kênh hoạt động:

root@imx8mmevk:~# ot-ctl kênh 26 Xong
4. Đặt khóa mạng cho mạng: root@imx8mmevk:~# ot-ctl networkkey 00112233445566778899aabbccddeeff Xong
5. Cam kết tập dữ liệu đang hoạt động:

root@imx8mmevk:~# ot-ctl commit active Xong

UBXDOC-465451970-3372 – R01 C2-Hạn chế

Phần mềm

Trang 44 trong 67

Dòng MAYA-W4 – Sổ tay tích hợp hệ thống
5.4.3.2 Bắt đầu mạng Thread và xác minh trạng thái thiết bị
Để khởi động mạng Thread và xác minh trạng thái của thiết bị: 1. Mở giao diện mạng:
root@imx8mmevk:/usr/sbin# ot-ctl ifconfig up Xong 2. Bắt đầu mạng Thread: root@imx8mmevk:/usr/sbin# ot-ctl thread start Xong 3. Kiểm tra trạng thái hiện tại của thiết bị: root@imx8mmevk:/usr/sbin# ot-ctl thread state leader Xong
5.5 Cấu hình đa dạng ăng-ten
Bạn bật/tắt và cấu hình tính năng đa dạng ăng-ten phần mềm từ giao diện dòng lệnh (CLI) thông qua cấu hình file /proc/mwlan/adapter0/config. Kiểm tra trạng thái cấu hình ăng-ten Đọc tham số antcfg trong cấu hình file để lấy thông tin về cấu hình đa dạng ăng-ten hiện tại: cat /proc/mwlan/adapter0/config | grep antcfg Thiết lập antcfg hiện tại xác định trạng thái. Ví dụample, phản hồi sau được trả về nếu phần mềm phân tập ăng-ten được bật: antcfg=0xffff 6000 1 Phản hồi sau được trả về nếu cấu hình được đặt thành một ăng-ten: antcfg=0x1 Bật phân tập ăng-ten phần mềm TX/RX Để bật phân tập ăng-ten phần mềm TX/RX với khoảng thời gian đánh giá mặc định, hãy nhập: echo “antcfg=0xffff” > /proc/mwlan/adapter0/config Khoảng thời gian đánh giá có thể được cấu hình tùy chọn. Khoảng thời gian mặc định là 6 giây (0x1770 ms). Để bật phân tập ăng-ten phần mềm TX/RX và đặt khoảng thời gian đánh giá thành 6 giây, hãy nhập: echo “antcfg=0xffff 0x1770” > /proc/mwlan/adapter0/config
Tính năng đa dạng ăng-ten phần mềm TX/RX chỉ được hỗ trợ ở chế độ Wi-Fi STA.
Tắt tính năng đa dạng ăng-ten phần mềm TX/RX Để tắt tính năng đa dạng ăng-ten phần mềm TX/RX và đặt cấu hình ăng-ten thành ăng-ten 1, hãy nhập: echo “antcfg=1” > /proc/mwlan/adapter0/config

UBXDOC-465451970-3372 – R01 C2-Hạn chế

Phần mềm

Trang 45 trong 67

Dòng MAYA-W4 – Sổ tay tích hợp hệ thống
5.6 Sử dụng ví dụamptập
Các tính năng và cấu hình Wi-Fi và Bluetooth cho các mô-đun không dây dựa trên NXP trên nền tảng máy chủ i.MX Linux được mô tả trong Sổ tay hướng dẫn sử dụng NXP UM11490 [21]. Tài liệu này bao gồm việc khởi tạo và cấu hình các giao diện Wi-Fi và Bluetooth. Tài liệu này áp dụng cho dòng MAYA-W4 trên bộ xử lý máy chủ NXP họ i.MX 8 và các mô-đun không dây dựa trên NXP khác.
Các tính năng Wi-Fi được trình bày trong Sổ tay hướng dẫn sử dụng NXP [21] được cấu hình bằng tiện ích wpa_supplicant/hostapd và Linux nguồn mở. Các tính năng bao gồm quét các điểm truy cập gần đó, kết nối với điểm truy cập, cấu hình thiết bị làm điểm truy cập, bảo mật Wi-Fi, Wi-Fi Direct và kiểm tra thông lượng bằng tiện ích iperf.
Các tính năng Bluetooth sử dụng ngăn xếp máy chủ Linux BlueZ và bao gồm:
· Quét · Ghép nối, · Kết nối thiết bị Bluetooth hoặc Bluetooth năng lượng thấp (LE) · A2DP profile, rảnh tay chuyên nghiệpfile · Hoạt động của máy chủ GATT thiết bị Bluetooth LE
Hướng dẫn bật ghi nhật ký gỡ lỗi trình điều khiển cũng được cung cấp.
Để biết hướng dẫn mô tả cách sử dụng chế độ kiểm tra vô tuyến trên máy chủ Linux để kiểm tra tuân thủ quy định, hãy xem ghi chú ứng dụng chế độ kiểm tra RF NXP [29].

UBXDOC-465451970-3372 – R01 C2-Hạn chế

Phần mềm

Trang 46 trong 67

Dòng MAYA-W4 – Sổ tay tích hợp hệ thống
6 Xử lý và hàn
Các mô-đun sê-ri MAYA-W4 là Thiết bị nhạy cảm với tĩnh điện đòi hỏi phải tuân thủ
biện pháp phòng ngừa xử lý đặc biệt chống hư hỏng tĩnh điện. Không tuân thủ các biện pháp phòng ngừa này có thể dẫn đến hư hỏng nghiêm trọng cho sản phẩm.
6.1 Các biện pháp phòng ngừa khi xử lý ESD
Vì nguy cơ phóng tĩnh điện trong bộ thu phát RF và ăng-ten vá của mô-đun là mối quan tâm đặc biệt, nên các biện pháp an toàn ESD tiêu chuẩn là điều kiện tiên quyết. Xem thêm Hình 15.
Cũng hãy xem xét:
· Khi kết nối thiết bị kiểm tra hoặc bất kỳ thiết bị điện tử nào khác với mô-đun (như một thiết bị độc lập hoặc gắn trên PCB), điểm tiếp xúc đầu tiên phải luôn là GND cục bộ.
· Trước khi lắp ăng-ten vá, hãy kết nối thiết bị với mặt đất. · Khi xử lý chân RF, không chạm vào bất kỳ tụ điện tích điện nào. Hãy đặc biệt cẩn thận khi
Xử lý vật liệu như ăng-ten vá (~10 pF), cáp đồng trục (~50-80 pF/m), mỏ hàn hoặc bất kỳ vật liệu nào khác có thể phát triển điện tích. · Để ngăn ngừa phóng tĩnh điện qua đầu vào RF, không chạm vào bất kỳ khu vực ăng-ten nào bị lộ ra. Nếu có bất kỳ nguy cơ nào về việc ăng-ten bị lộ ra bị chạm vào trong khu vực làm việc ESD không được bảo vệ, hãy đảm bảo thực hiện các biện pháp bảo vệ ESD thích hợp trong thiết kế. · Khi hàn các đầu nối RF và ăng-ten vá vào chân RF trên bộ thu, hãy đảm bảo sử dụng mỏ hàn an toàn ESD (đầu hàn).

Hình 15: Thiết lập trạm làm việc tiêu chuẩn để xử lý an toàn các thiết bị nhạy cảm với ESD
6.2 Đóng gói, vận chuyển, lưu trữ và xử lý độ ẩm trước
Để biết thông tin liên quan đến cuộn, băng hoặc khay, mức độ nhạy cảm với độ ẩm (MSL), lưu trữ, vận chuyển và xử lý sấy khô trước, hãy xem bảng dữ liệu sê-ri MAYA-W4 [1] và hướng dẫn đóng gói sản phẩm [9].

UBXDOC-465451970-3372 – R01 C2-Hạn chế

Xử lý và hàn

Trang 47 trong 67

Dòng MAYA-W4 – Sổ tay tích hợp hệ thống

6.3 Quy trình hàn chảy lại

Các mô-đun MAYA-W4 là các thiết bị gắn trên bề mặt được cung cấp trên PCB loại FR4 nhiều lớp với các miếng đệm kết nối mạ vàng. Các mô-đun được sản xuất theo quy trình không chì sử dụng kem hàn không chì. Độ dày của chất chống hàn giữa mặt trên của PCB chủ và mặt dưới của mô-đun MAYA-W4 phải được xem xét cho quy trình hàn.
Các mô-đun MAYA-W4 tương thích với các sản phẩm hàn chảy công nghiệpfile đối với chất hàn RoHS, và kem hàn “không sạch” được khuyến khích sử dụng.
chỉnh lại dòng chuyên nghiệpfile được sử dụng phụ thuộc vào khối lượng nhiệt của toàn bộ PCB được lắp đặt, hiệu suất truyền nhiệt của lò và loại kem hàn được sử dụng. Chuyên gia hàn tối ưufile phải được cắt tỉa cho phù hợp với quy trình cụ thể và bố cục PCB.
Không nên sử dụng quy trình hàn chảy chân không cho các mô-đun MAYA-W4.
Các giá trị mục tiêu được hiển thị trong Bảng 22 và Hình 16 được đưa ra như hướng dẫn chung cho một sản phẩm không chứa chì
chỉ quy trình. Để biết thêm thông tin, hãy xem thêm tiêu chuẩn JEDEC J-STD-020E [14].

Thông số quy trình Làm nóng trước
Đỉnh cao
Làm mát chung

Ramp tăng tốc lên TSMIN TSMIN TSMAX tS (từ 25°C) tS (Làm nóng trước) TL tL (thời gian trên TL) TP tP (thời gian trên TP -5°C) Ramp-giảm từ TL (tối đa) Tto đỉnh Chu kỳ hàn chảy lại được phép

Đơn vị K/s °C °C ss °C s °C s K/ss –

Mục tiêu 3 150 200 150 110 217 90 245-250 30 6 300 Xem bảng dữ liệu sê-ri MAYA-W4 [1]

Bảng 22: Đề xuất reflow profile

Hình 16: Reflow profile
Giá trị TP thấp hơn và r chậm hơnamp ưu tiên mức giá thấp hơn.

UBXDOC-465451970-3372 – R01 C2-Hạn chế

Xử lý và hàn

Trang 48 trong 67

Dòng MAYA-W4 – Sổ tay tích hợp hệ thống
6.3.1 Vệ sinh
Không nên vệ sinh các mô-đun. Các chất cặn bã bên dưới các mô-đun không thể dễ dàng loại bỏ bằng quy trình rửa.
· Vệ sinh bằng nước sẽ dẫn đến hiệu ứng mao dẫn, trong đó nước được hấp thụ vào khe hở giữa ván chân tường và mô-đun. Sự kết hợp giữa cặn hàn và nước đóng gói dẫn đến đoản mạch hoặc kết nối giống như điện trở giữa các chân gần nhau. Nước cũng sẽ làm hỏng nhãn dán và văn bản in phun.
· Làm sạch bằng cồn hoặc các dung môi hữu cơ khác có thể khiến cặn hàn tràn vào những khu vực không thể tiếp cận để kiểm tra sau khi rửa. Dung môi cũng sẽ làm hỏng nhãn và văn bản in phun.
· Làm sạch bằng sóng siêu âm sẽ làm hỏng vĩnh viễn mô-đun và đặc biệt là bộ dao động tinh thể. Để có kết quả tốt nhất, hãy sử dụng kem hàn “không cần làm sạch” và tránh nhu cầu làm sạchtage sau quá trình hàn.
6.3.2 Các lưu ý khác
· Các bo mạch có các thành phần công nghệ xuyên lỗ (THT) kết hợp và các thiết bị công nghệ gắn bề mặt (SMT) có thể yêu cầu hàn sóng để hàn các thành phần THT. Chỉ được phép thực hiện một quy trình hàn sóng duy nhất cho các bo mạch có lắp các mô-đun. Các quy trình hàn chọn lọc sóng thu nhỏ được ưa chuộng hơn các quy trình hàn sóng truyền thống.
· Không khuyến khích hàn bằng tay. · Không khuyến khích làm lại. · Lớp phủ bảo vệ có thể ảnh hưởng đến hiệu suất của mô-đun, điều này có nghĩa là điều quan trọng là
ngăn chất lỏng chảy vào mô-đun. Các tấm chắn RF không bảo vệ mô-đun khỏi lớp phủ chất lỏng có độ nhớt thấp; do đó, cần phải cẩn thận khi áp dụng lớp phủ. Lớp phủ bảo vệ mô-đun sẽ làm mất hiệu lực bảo hành. · Nắp kim loại nối đất: Các nỗ lực cải thiện khả năng nối đất bằng cách hàn cáp nối đất, bấc hoặc các dạng dải kim loại khác trực tiếp vào nắp EMI được thực hiện theo rủi ro của khách hàng và sẽ làm mất hiệu lực bảo hành mô-đun. Nhiều chân nối đất trên mô-đun đủ để cung cấp khả năng miễn nhiễm tối ưu với nhiễu. · Các mô-đun chứa các thành phần nhạy cảm với Sóng siêu âm. Việc sử dụng bất kỳ Quy trình siêu âm nào (vệ sinh, hàn, v.v.) có thể làm hỏng mô-đun. Việc sử dụng các quy trình siêu âm cùng với mô-đun sẽ làm mất hiệu lực bảo hành.

UBXDOC-465451970-3372 – R01 C2-Hạn chế

Xử lý và hàn

Trang 49 trong 67

Dòng MAYA-W4 – Sổ tay tích hợp hệ thống
7 Tuân thủ quy định
Tất cả các phê duyệt hiện đang chờ xử lý
7.1 Yêu cầu chung
Các mô-đun dòng MAYA-W4 được thiết kế để tuân thủ các yêu cầu về quy định của Ủy ban Truyền thông Liên bang (FCC), Đổi mới, Khoa học và Phát triển Kinh tế Canada (ISED)14 và nhãn hiệu CE. Chương này chứa các hướng dẫn về quy trình cần thiết cho một đơn vị tích hợp khi đưa mô-đun MAYA-W4 vào sản phẩm cuối.
· Bất kỳ sai lệch nào so với quy trình được mô tả đều có thể khiến mô-đun dòng MAYA-W4 không tuân thủ các quy định cho phép của mô-đun và do đó làm mất quyền vận hành thiết bị của người dùng.
· Bất kỳ thay đổi nào đối với phần cứng, máy chủ hoặc cấu hình đồng đặt có thể yêu cầu đánh giá và/hoặc thử nghiệm phát xạ bức xạ và SAR mới.
· Việc tuân thủ quy định của MAYA-W4 không miễn trừ sản phẩm cuối cùng khỏi việc được đánh giá theo các yêu cầu quy định hiện hành; ví dụample, tiêu chí FCC Phần 15B dành cho bộ bức xạ không chủ ý [16].
· Nhà sản xuất sản phẩm cuối cùng phải tuân thủ mọi hướng dẫn về kỹ thuật và vận hành do bên được tài trợ (u-blox) chỉ định.
· MAYA-W4 chỉ dành cho các nhà tích hợp OEM. · Chỉ có thể sử dụng ăng-ten được ủy quyền. Để biết danh sách ăng-ten được ủy quyền, hãy xem Đã phê duyệt
ăng ten Trong sản phẩm cuối cùng, mô-đun MAYA-W4 phải được lắp đặt theo cách mà chỉ có thể sử dụng các ăng ten được ủy quyền. · Sản phẩm cuối cùng phải sử dụng thiết kế tham chiếu theo dõi ăng ten đã chỉ định, như được mô tả trong ghi chú ứng dụng thiết kế tham chiếu ăng ten MAYA-W4 [24]. · Bất kỳ thông báo nào cho người dùng cuối về cách lắp đặt hoặc tháo mô-đun radio tích hợp đều KHÔNG được phép.
Nếu không đáp ứng được các điều kiện này hoặc vi phạm bất kỳ hướng dẫn vận hành nào, u-blox
ủy quyền theo quy định sẽ bị coi là không hợp lệ. Trong những trường hợp này, bên tích hợp có trách nhiệm đánh giá lại sản phẩm cuối cùng bao gồm mô-đun sê-ri MAYA-W4 và xin ủy quyền theo quy định của riêng họ hoặc u-blox có thể hỗ trợ cập nhật ủy quyền theo quy định của u-blox. Xem thêm Yêu cầu về ăng-ten.
7.1 Tuân thủ quy định của Liên minh Châu Âu
Các mô-đun dòng MAYA-W4 tuân thủ các yêu cầu thiết yếu và các quy định liên quan khác của Chỉ thị thiết bị vô tuyến (RED) 2014/53/EU.
Để biết thông tin về việc tuân thủ quy định của các mô-đun sê-ri MAYA-W4 đối với các yêu cầu và điều khoản trong Liên minh Châu Âu, hãy xem Tuyên bố về sự phù hợp của MAYA-W4 [28].
7.1.1 CE Tuân thủ quy định về sản phẩm cuối
7.1.1.1 Tiêu chuẩn an toàn
Để đáp ứng tiêu chuẩn an toàn EN 60950-1 [15], mô-đun MAYA-W4 phải được cung cấp Nguồn điện giới hạn Loại 2.

14 Trước đây gọi là IC (Bộ Công nghiệp Canada).
UBXDOC-465451970-3372 – R01 C2-Hạn chế

Tuân thủ quy định

Trang 50 trong 67

Dòng MAYA-W4 – Sổ tay tích hợp hệ thống
7.1.2 Các lớp thiết bị CE
Theo Điều 1 của Quyết định 2000/299/EC15 của Ủy ban, MAYA-W4 được định nghĩa là thiết bị vô tuyến Loại 1 hoặc Loại 2, sản phẩm cuối cùng tích hợp MAYA-W4 sẽ kế thừa loại thiết bị của mô-đun.
Để được hướng dẫn về việc đánh dấu sản phẩm cuối cùng theo RED, hãy xem http://ec.europa.eu/ Hoạt động trong băng tần 5150 – 5350 MHz chỉ dành cho mục đích sử dụng trong nhà để giảm khả năng
nhiễu có hại.
EIRP của mô-đun MAYA-W4 không được vượt quá giới hạn của phạm vi quản lý mà
mô-đun hoạt động trong. Tùy thuộc vào việc triển khai nền tảng máy chủ và độ lợi ăng-ten, các nhà tích hợp phải giới hạn công suất đầu ra tối đa của mô-đun thông qua phần mềm máy chủ. Để biết thông tin về các mức công suất truyền tối đa tương ứng của ăng-ten đã được phê duyệt.
7.2 Tuân thủ quy định của Vương quốc Anh
Để biết thông tin về việc tuân thủ quy định của các mô-đun sê-ri MAYA-W4 đối với các yêu cầu và điều khoản tại Vương quốc Anh, hãy xem thêm Tuyên bố về sự phù hợp của MAYA-W4 UKCA [27].
7.2.1 Đánh giá sự phù hợp của Vương quốc Anh (UKCA)
Vương quốc Anh bao gồm Vương quốc Anh (bao gồm Anh, Scotland và xứ Wales) và
Bắc Ireland. Bắc Ireland tiếp tục chấp nhận nhãn hiệu CE. Thông báo sau đây chỉ áp dụng cho Vương quốc Anh.
Các mô-đun dòng MAYA-W4 đã được đánh giá dựa trên các yêu cầu thiết yếu của Quy định về thiết bị vô tuyến năm 2017 (SI 2017 số 1206, được sửa đổi bởi SI 2019 số 696).
Để biết hướng dẫn về cách đánh dấu sản phẩm cuối cùng theo UKCA, hãy xem https://www.gov.uk/guidance/using-the-ukca-marking.
7.3 Hoa Kỳ/Canada Tuân thủ quy định về sản phẩm cuối
u-blox tuyên bố rằng máy phát mô-đun đáp ứng các quy định của FCC/ISED khi hoạt động ở các chế độ được ủy quyền trên bất kỳ sản phẩm chủ nào với điều kiện là nhà tích hợp tuân theo các hướng dẫn như được mô tả trong tài liệu này. Theo đó, nhà sản xuất sản phẩm chủ thừa nhận rằng tất cả các sản phẩm chủ tham chiếu đến ID FCC hoặc số chứng nhận ISED của máy phát mô-đun và được nhà sản xuất sản phẩm chủ đưa ra thị trường cần đáp ứng tất cả các yêu cầu được đề cập dưới đây. Việc không tuân thủ các yêu cầu này có thể dẫn đến việc thu hồi sự chấp thuận của FCC và loại bỏ các sản phẩm chủ khỏi thị trường. Các yêu cầu này tương ứng với các câu hỏi được nêu trong hướng dẫn của FCC về các yêu cầu bảo mật phần mềm cho các thiết bị U-NII, FCC OET KDB 594280 D02 [23].
Sự chấp thuận của máy phát mô-đun MAYA-W4 hoặc bất kỳ mô-đun vô tuyến nào khác không miễn trừ
sản phẩm cuối cùng không được đánh giá theo các yêu cầu quy định hiện hành.
Đánh giá sản phẩm cuối cùng sẽ được thực hiện với mô-đun MAYA-W4 được lắp đặt và vận hành theo cách phản ánh trường hợp sử dụng sản phẩm cuối cùng dự định. Phạm vi đo tần số trên của đánh giá sản phẩm cuối cùng là sóng hài bậc 10 của 5.8 GHz như mô tả trong KDB 996369 D04.

15 2000/299/EC: Quyết định của Ủy ban ngày 6 tháng 2000 năm XNUMX thiết lập phân loại ban đầu cho thiết bị vô tuyến và thiết bị đầu cuối viễn thông cùng các mã định danh liên quan.

UBXDOC-465451970-3372 – R01 C2-Hạn chế

Tuân thủ quy định

Trang 51 trong 67

Dòng MAYA-W4 – Sổ tay tích hợp hệ thống
Các yêu cầu sau đây áp dụng cho tất cả các sản phẩm tích hợp mô-đun radio:
· Phần B BỘ TẢN NHIỆT KHÔNG CẦN THIẾT Để xác minh rằng thiết bị tổng hợp của máy chủ và mô-đun tuân thủ các yêu cầu của FCC phần 15B, đơn vị tích hợp sẽ thực hiện đủ các phép đo bằng ANSI 63.4-2014.
· Phần C BỘ TẢN NHIỆT CỐ Ý Cần phải có bộ tản nhiệt

Tài liệu / Tài nguyên

Mô-đun đa radio dựa trên máy chủ MAYA-W4 của ublox [tập tin pdf] Hướng dẫn sử dụng MAYA-W471-00B-00, MAYA-W473-00B-00, MAYA-W476-00B-00, MAYA-W472-00B-00, MAYA-W436-00B-00, MAYA-W442-00B-00, MAYA-W463-00B-00, MAYA-W466-00B-00, MAYA-W433-00B-00, MAYA-W4 Series Host Based Multiradio Modules, MAYA-W4 Series, Host Based Multiradio Modules, Based Multiradio Modules, Multiradio Modules, Modules

Tài liệu tham khảo

• Hướng dẫn sử dụng